1918年2月、ソヴィエトの秘密警察チェーカーは、まだペトログラードに住んでいるロマノフ家の人間は全員申し出るように命令した。彼らはロシア奥地に送られることが決まっていた。ニコライはヴォログダに追放されることになった。1918年3月30日、ニコライは自分の料理人と副官で親友のブルメルと一緒に、ヴォログダ行きの汽車に乗り込んだ。ブルメルはニコライの反対にもかかわらず、その供をすることを強く主張して同行した。汽車は翌日にヴォログダに到着し、ニコライとブルメルは若い夫婦と一緒に2部屋しかない狭い小屋に押し込められた。最初、ニコライは街まで出ていくことを許されていた。弟のゲオルギー・ミハイロヴィチ大公と従弟のドミトリー・コンスタンチノヴィチ大公もヴォログダに流刑にされていたため、3人はお互いよく会うようになった。市域にいる限り行動を許されていることにニコライは満足し、毎日を読書に費やした。ニコライ2世とその家族が処刑された2日後の1918年7月14日、重装備の車がヴォログダに到着し、ニコライたちを住居から連れ去った。彼らは逮捕され、より監視のしやすい狭く壁に囲まれた村に連れて行かれた。ブルメルは同行を禁じられた。ニコライに割り当てられた部屋は広く、庭を見渡せる窓もあった。ニコライは持ってきた折り畳み式ベッドで眠った。ニコライは監視任務についていた兵士たちから、丁寧に扱われていた。フランス政府はアカデミー・フランセーズの会員であるニコライの釈放を求めようとしていた。副官のブルメルは何とかニコライを救出しようとしたが、うまくいかず、獄中のニコライと面会できただけだった。7月20日、ブルメルは幽閉されているニコライたちにニコライ2世が処刑されたことを知らせた。この事実はニコライたちにも最悪の結末が待っていることを窺わせた。翌7月21日、ヴォログダに流されていたニコライたちは全員、ペトログラードに連れ戻され、チェーカー本部の独房に収監された。ニコライたちは到着してすぐ、ペトログラード・チェーカーの議長モイセイ・ウリツキーの尋問を受け、写真を撮られてクレスティ監獄に送られた。そして、その後まもなくスパレルナヤ監獄に移送された。ここではニコライたちは皆、奥行き213 cm, 幅91 cmの狭小な独房に入れられた。彼らに用意されたのは鉄製のベッドだけであった。ニコライたちは2日に1度、外に出て30分から45分の運動をすることを許された。ヴォログダでは許されていた仲間同士での会話は、ここでは当初禁止されていた。監視役の兵士たちは皆、ニコライたちに親切だった。収監された数日後、ニコライたちは刑務所の中庭に一緒に集まることを許され、支給品の下着やタバコを渡された。彼らは午前7時に監視人たちの足音と開錠の音で起こされた。昼食は魚の骨が何本か入った汚い汁と黒パンであった。独房の明かりは午前7時に点灯されたが、冬が近付くと囚人たちはその時間まで暗闇の中で過ごした。運動の時間中、彼らは二言三言言葉を交わす機会があった。ニコライの元副官ブルメルは、ニコライを追ってペトログラードに戻り、スパレルナヤ監獄を訪問した。フランス大使館もニコライの安否を気にしていた。ニコライたちの親族の何人かは躍起になって彼らを解放させようとし、ニコライたちに同情的なマクシム・ゴーリキーを通じてウラジーミル・レーニンにニコライたちの釈放を頼んだ。ゴーリキーは最終的にレーニンからニコライたちの解放を許可する署名をもらった。ゴーリキーはペトログラードに戻って彼らを解放しようとしたが、モスクワの駅のプラットフォームで「ロマノフ一族、銃殺!」という見出しの新聞を拾うことになった。ブルメルはロマノフ家の大公たちが暗殺されたという噂を聞きつけたが、ニコライたちは1年前に処刑されたということが分かっただけだった。パリに亡命した後、ブルメルはニコライたちを処刑した執行吏に偶然遭遇し、何が起きたのかを知った。
講堂の須弥壇中央には大日如来を中心とする五体の如来像（五仏、五智如来）、向かって右（東方）には金剛波羅密多菩薩を中心とする五体の菩薩像（五大菩薩、五菩薩）、向かって左（西方）には不動明王を中心とした五体の明王像（五大明王）が安置されている。また、須弥壇の東西端にはそれぞれ梵天・帝釈天像、須弥壇の四隅には四天王像が安置されている。以上、全部で21体の彫像が整然と安置され、羯磨曼荼羅（立体曼荼羅）を構成している。これら諸仏は、日本最古の本格的な密教彫像であり、空海没後の承和6年（839年）に開眼供養が行われているが（『続日本後紀』）、全体の構想は空海によるものとされる。21体の仏像のうち、五仏のすべてと五大菩薩の中尊像は室町時代から江戸時代の補作であるが、残りの15体は講堂創建時の像である。これら21体の仏像群からなる立体曼荼羅（以下「講堂立体曼荼羅」という）については、他に例のない尊像構成であることから、空海がいずれの経典に基づき、どのような意図で構想したものか明らかでなく、その教理的背景については古くから論争がある。講堂立体曼荼羅の表す意味について、東密（真言系密教）では古くから「仁王経曼荼羅」（にんのうぎょうまんだら）を表したものであると伝承されてきた。仁王経曼荼羅とは、鎮護国家を祈念する修法である仁王経法の本尊となるもので、『仁王念誦儀軌』を所依経典とする。しかし、講堂立体曼荼羅の尊像構成は『仁王念誦儀軌』だけでは説明がつかない。建築史家の足立康は1940年の論文で、講堂立体曼荼羅は特定の一つの経典に基づくものではなく、『金剛頂経』『仁王経』等から空海が適宜選択した尊像を組み合わせたものであるとした。仏教学者の高田修は、足立説を発展させ、講堂立体曼荼羅は金剛界法と仁王経法に基づく二元的構想によるものであるとし、21体のうちの主要15尊（五仏、五菩薩、五明王）については三輪身説（さんりんじんせつ）に基づいて配置されたものであるとした。三輪身とは、自性輪身（じしょうりんじん）、正法輪身（しょうぼうりんじん）、教令輪身（きょうりょうりんじん）を指し、三輪身説とは、真理そのものである自性輪身が五仏、五仏の慈悲の姿である正法輪身が五菩薩、五仏が忿怒をもって救い難い衆生を導こうとする姿である教令輪身が五明王にあたるとする説である。美術史家の石田尚豊は高田説をおおむね支持したうえで、『摂無碍経』（しょうむげきょう）との関係を強調した。以上のような、金剛界法と仁王経法にまたがる二元的曼荼羅という説は長らく支持されてきたが、三輪身説との関連については、この説の成立が平安時代末期の12世紀に下り、空海の時代にはなかった思想であるとして、疑問が呈されていた。2009年には原浩史により講堂立体曼荼羅に関する新説が提示された。原は、平安時代に東寺講堂で仁王経法が修された形跡のないことなどから、従来の説には疑問があるとし、講堂立体曼荼羅は、広義の『金剛頂経』に基づくものであるとした。ここでいう広義の『金剛頂経』とは、『金剛頂経』系の諸経の総称であり、空海の時代にはいまだその全貌が知られていなかったが、原の説では、空海は自らの理解した『金剛頂経』に基づいて主要十五尊の選択・構成を行ったとする。