Olga Romanowa została rozstrzelana w Jekaterynburgu w nocy z 16 na 17 lipca 1918 razem z całą rodziną. W momencie śmierci miała 22 lata. Decyzja o śmierci Romanowów miała zapaść na najwyższym szczeblu bolszewickich władz państwowych już w kwietniu 1918. Wcześniej Rada Komisarzy Ludowych rozważała zorganizowanie pokazowego procesu obalonego władcy, na wzór procesu Ludwika XVI w czasie rewolucji francuskiej w 1792. Ostatecznie jednak, w obawie przed uwolnieniem zdetronizowanego monarchy przez Białe Armie, w Moskwie zapadła decyzja o egzekucji Romanowów. Śmierć wszystkich członków rodziny miała uniemożliwić wykorzystanie któregokolwiek z nich jako politycznego symbolu przez przeciwników rewolucji.