Roku 1791 se neúspěšně pokusil i s celou svou rodinou o útěk za hranice. Celá královská rodina se dostala až k městečku Varennes. Jejich útěk byl údajně odhalen poštmistrem Jeanem-Baptistem Drouetem 21. června a celá královská rodina byla odvezena zpět do Paříže. Král byl prohlášen za vlastizrádce, sesazen z trůnu a po procesu dne 21. ledna 1793 veřejně sťat gilotinou na Náměstí Revoluce. Jeho statečnost v posledních chvílích před popravou mu vynesla úctu mnoha současníků.