Nikolai II:n luovuttua kruunustaan helmikuussa 1917 häntä ja hänen perhettään pidettiin vangittuna Aleksanterin palatsissa. Vuonna 1918 heidät siirrettiin idemmäksi, ensin Tobolskiin ja sitten Jekaterinburgiin. Marija Nikolajevna teloitettiin perheineen Jekaterinburgissa vuonna 1918 heinäkuun 17. päivän yönä.
Neuvostoliiton salaisten arkistojen avauduttua tulivat päivänvaloon muun muassa teloitusta johtaneen Jakov Jurovskin muistiinpanot. Niissä oli yksityiskohtaisesti selostettu Romanovien salaisen haudan paikka Jekaterinburgissa. Hauta oli metsätiehen hätäisesti lapioilla kaivettu matala kuoppa. Verityön jälkeen Jekaterinburgissa liikkui huhuja, että joku lapsista olisi mahdollisesti päässyt pakenemaan.
Metsässä ollut Romanovien salainen hauta avattiin virallisesti 1991 ja siitä löydettiin muiden perheenjäsenten jäännökset paitsi Aleksein ja yhden tyttären. Vuonna 2007 puuttuvien vainajien oletettuja palaneita luita löydettiin toisesta haudasta 70 metrin päästä. Venäläisten tutkijoiden mukaan vuonna 2007 löydetyt tyttären jäännökset kuuluivat Marijalle, amerikkalaisten tutkijoiden mukaan Anastasialle.[2]
