Những người Bolshevik đã lập kế hoạch tổ chức một phiên tòa xét xử Hoàng đế Nikolai II vì những tội ác chống lại nhân dân Nga. Nhưng vào ngày 17 tháng 7 năm 1918, một cán bộ Bolshevik là Yakov Sverdlov ở Moskva đột ngột ra lệnh cho Filip Goloschekin và Yakov Yurovsky phải tiến hành xử bắn Sa hoàng[3], cả gia đình của ông, và 4 người hầu cận dưới hầm của nhà Ipatiev ở Yekaterinburg, Nga. Lãnh đạo của những người Bolshevik là Lenin không hề biết gì về mệnh lệnh này.

Trước đó cả gia đình được cho biết, là họ sẽ được chụp hình để chứng minh là họ vẫn còn sống. Khi bị bắn, những người con gái không chết liền, vì đạn dội lại từ những nữ trang họ đeo may vào trong áo lót. Những binh sĩ xử bắn, sau đó định giết họ bằng kiếm nhưng cũng thất bại vì những nữ trang đó.[4] Sau đó họ bị bắn vào đầu.[4] Những xác chết của gia đình Romanov sau đó bị giấu và di chuyển nhiều lần trước khi được mai táng ở một nơi không để lại dấu vết, cho đến khi vào năm 1991, khi chế độ Liên Xô sụp đổ và những người thám hiểm nghiệp dư tình cờ khám phá ra xác họ. Những dẫn chứng DNA đã giúp nhận diện họ, sau đó thi thể họ được chôn cất với một lễ tang cấp Nhà nước được chủ trì bởi Nhà thờ Chính thống giáo Nga.

Năm 1989, báo cáo của Yakov Yurovsky được công bố[cần dẫn nguồn], theo đó tại thời điểm diễn ra vụ xử bắn, một đoàn quân lê dương Séc (thuộc Bạch Vệ) đang tiến đến vị trí nơi giam giữ Nikolai II. Lo ngại nếu Nikolai II được giải thoát thì ông ta trở thành chỉ huy quân Bạch Vệ chống lại Hồng quân, những người gác tù đã được lệnh xử bắn để đảm bảo Nikolai II "sẽ không thể quay trở lại (ngai vàng Nga)"[5]. Theo Jonathan Earle, phóng viên của tờ the Moscow Times đăng bài trên báo the Wall Street Journal, chính quyền Sô Viết đã giữ bí mật về việc này cho đến 1991, trên báo Pravda (Sự thật) chỉ có in một câu duy nhất: "Nicholas Romanov đã bị hành quyết. Gia đình ông ta đã được di tản tới một nơi an toàn."[6]

Việc những người Bolshevik địa phương đột ngột xử bắn gia đình Sa hoàng (mà không thông báo cho cấp trên) bởi tình thế chiến tranh: Thứ nhất, Nga hoàng hay bất cứ người nào trong gia đình ông có thể là ngọn đuốc tập hợp những người ủng hộ phe Bạch vệ, qua đó tiếp tục làm bùng nổ nội chiến. Thứ hai, nếu Nga hoàng mất ngôi, nhiều dòng họ quý tộc các quốc gia Âu châu khác có thể được xem là có đủ pháp lý để thành người nối ngôi nước Nga (do dòng họ Sa hoàng có quan hệ hôn nhân với nhiều hoàng tộc các nước châu Âu). Điều đó có nghĩa là phe Bạch vệ nhờ đó mà có thể thương lượng để ngoại bang đem quân vào Nga giúp đỡ họ. Chẳng bao lâu ngay sau khi gia đình Nga hoàng bị xử bắn, thành phố đã bị rơi vào tay phe Bạch vệ.

Lãnh đạo của những người Bolshevik là Lenin không hề biết gì về mệnh lệnh này, và sau này Sverdlov mới thông báo với Lenin về vụ xử bắn. Lenin tỏ ra không tán thành với việc Sverdlov tự ý ra lệnh xử bắn Nikolai II, vì ông cho rằng sau khi chế độ quân chủ không còn nữa, Nga hoàng nên được đưa ra tòa án để xét xử công bằng như những công dân Nga khác. Cháu gái Lenin - Olga Ulianova cũng nói: "Bác Volodya làm cách mạng Bolshevic không phải để giết vua Nga. Lenin chỉ muốn thay thế hệ thống tư bản chủ nghĩa ở nước Nga bằng chế độ xã hội chủ nghĩa".