במרץ 1917 הודח אביו משלטונו במהפכת פברואר, ומשפחת המלוכה הושמה במעצר בית בפושקין. לפי עדותו של אלכסנדר קרנסקי קיבלה ממשלת המעבר בקשות רבות של אזרחים להוציא להורג את הצאר המודח. באוגוסט 1917 הועברה משפחת הצאר לטובולסק. הכוונה הייתה להעביר אותה למקום מרוחק ממסילת רכבת כדי להקשות על הבריחה. לאחר מהפכת אוקטובר הוחלט להעביר את משפחת רומנוב למוסקבה ולהעמיד את הצאר לדין. באביב נפל אלכסיי, ובגלל מחלתו לקה בשיתוק ברגליו. בשל כך עברה המשפחה ליקטרינבורג בשני שלבים. ב-22 באפריל הגיעו ליקטרינבורג ניקולאי, אשתו ובתם מריה, וב-23 במאי הגיעו יתר בני המשפחה ומשרתים.