Mikołaj II kontynuował zawarte przez ojca przymierze z Francją i dążył do rozszerzenia wpływów rosyjskich na Bałkanach i w Azji. Nie godził się na żadną formę autonomii dla Kraju Nadwiślańskiego, jak od 1867 określano Królestwo Polskie, następnie w 1904 r. wypowiedział Japonii wojnę, która była pasmem klęsk wojsk carskich i zakończyła się w 1905 zwycięstwem Japonii. Wywołało to protesty społeczne i żądania przeprowadzenia reform. 22 stycznia 1905 wojsko krwawo rozproszyło pokojową demonstrację w Petersburgu, zorganizowaną przez Gieorgija Gapona. Dokładna liczba ofiar nie jest znana, podawane są dane o zabitych i rannych od 400 do 5000. Car przebywający podczas zajść poza Petersburgiem, w Carskim Siole. Zajścia Krwawej niedzieli bezpośrednio poprzedziły wybuch rewolucji roku 1905. W konsekwencji Mikołaj II zmuszony był poczynić pewne ustępstwa. 6 sierpnia 1905 wydał manifest powołujący do życia Dumę Państwową, która w założeniu miała być jedynie organem doradczym cara. 30 października wydał tzw. manifest październikowy, znoszący część ustaw represyjnych, m.in. pozwolił wtedy na przywrócenie języka polskiego w szkolnictwie Kongresówki. Wprowadził też wolności obywatelskie, m.in. wolność wyznania, wolność słowa, wolność stowarzyszeń. 23 kwietnia 1906 nadał Rosji konstytucję, która gwarantowała carowi prawo weta ustaw głosowanych w Dumie.
Od 1907 coraz większe wpływy na dworze Mikołaja zdobywał Grigorij Rasputin, który miał w opinii pary carskiej ratować życie choremu na hemofilię następcy tronu.
Zmuszony przez Dumę Państwową i część wyższej generalicji armii czynnej do abdykacji 15 marca 1917 zrobił to w imieniu swoim i syna carewicza Aleksego na rzecz swojego brata, wielkiego księcia Michaiła, który jednak tronu nie przyjął (później został zamordowany, prawdopodobnie przez CzeKa).
Po abdykacji Mikołaj Romanow wraz ze swoją rodziną przebywał w areszcie domowym, początkowo w pałacu w Carskim Siole. Przyczynami aresztu była ogromna nienawiść społeczeństwa rosyjskiego wobec cara i jego rodziny oraz ogromny majątek carskiej rodziny. Roczne dochody z rosyjskich posiadłości ziemskich cara szacowano ówcześnie na ok. 42 mln dolarów (równowartość ok. 1 mld dolarów obecnie). Udziały cara w amerykańskich kolejach oszacowano na równowartość obecnie ok. 9 mld dolarów. Majątek stanowiły inne składniki, w tym również ogromne zbiory sztuki. Nowy rząd demokratyczny nie zgadzał się na wyjazd cara z Rosji. Car zamierzał wyemigrować do Anglii. Rząd Tymczasowy prowadził szczegółową inwentaryzację całego majątku cara, w tym również za granicą.
Później carska rodzina była przetrzymywana w Tobolsku, a w końcu w Jekaterynburgu. W mieście tym zostali uwięzieni w domu inżyniera Nikołaja Ipatiewa – tzw. domu specjalnego przeznaczenia, otoczonym wysokim drewnianym płotem.
Decyzję o egzekucji rodziny carskiej podjęło kierownictwo bolszewików prawdopodobnie na początku lipca 1918. 12 lipca formalną decyzję o rozstrzelaniu cara podejmuje kontrolowany przez bolszewików Urałsowiet. 16 lipca zgodę wydaje na polecenie Lenina – Jakow Swierdłow, przewodniczący Ogólnorosyjskiego Centralnego Komitetu Wykonawczego Rad. W tym czasie spodziewano się rychłego wejścia do Jekaterynburga wojsk Korpusu czeskiego i wojsk białej armii.
16 lipca 1918 cała rodzina położyła się spać około godziny 23. Krótko po północy, już 17 lipca, dowódca domu – Jakow Jurowski obudził całą rodzinę i kazał wszystkim zejść do piwnicy, rzekomo z powodu grożącego im niebezpieczeństwa. Zgodnie z poleceniem Jurowskiego cała carska rodzina – car, jego żona, cztery córki oraz syn, a także przyboczny lekarz doktor Jewgienij Botkin oraz trzy osoby z dobrowolnej służby: kucharz Iwan Charitonow, kamerdyner Aloizij Trupp i pokojówka Anna Demidowa, znaleźli się w małym pokoiku w piwnicy domu Ipatiewa.
Jurowski zgodził się nawet przynieść dwa krzesła, na których zasiedli Aleksandra Fiodorowna oraz słabowity carewicz Aleksy. Po odczytaniu przez Jurowskiego uzgodnionego wcześniej tekstu podanego jako wyrok, wszystkie zgromadzone osoby zostały zastrzelone przez Jurowskiego, M. A. Miedwiediewa (członek kolegium Uralskiego Komitetu Centralnego), G. P. Nikulina (zastępca Jurowskiego), P. Z. Jermakowa (komendanta ochrony) i szeregowych ochroniarzy, prawdopodobnie Węgrów lub Łotyszy. Według niektórych źródeł jednym z członków plutonu egzekucyjnego był były jeniec armii austro-węgierskiej – Imre Nagy – identyfikowany czasem jako przyszły premier Węgier podczas rewolucji budapeszteńskiej w 1956 roku[34]. Informacja ta często jest podawana w wątpliwość ze względu na popularność nazwiska Nagy na Węgrzech.
Ciała zostały następnie załadowane na samochód ciężarowy i wywiezione do lasu, na uroczysko "czterej bracia". Tam zwłoki zostały rozebrane (w czasie tej czynności na ziemię wysypywało się wiele drogocennych kamieni zaszytych w ubraniach członków rodziny carskiej), oblane kwasem, poćwiartowane i wrzucone do nieczynnych szybów, które znajdowały się na polanie. Według relacji z ekshumacji przeprowadzonej 13 lipca 1991 w kopalni, po odkryciu w niej szczątków, nie znaleziono ludzkich kości wskazujących na złożenie w niej ciał Aleksego i Anastazji lub Marii, najmłodszych potomków cara. Szczątki Aleksego i Marii zostały znalezione w 2007 roku w Rosji, potwierdziły to testy DNA zrobione w USA. Zostały pochowane z resztą rodziny carskiej.
Na jednej ze ścian piwnicznego pokoiku domu Ipatiewa znaleziono później napisany ołówkiem następujący, nieco zmodyfikowany, dwuwiersz z Heinego : "Belsatzar war in selbiger Nacht von seinen Knechten umgebracht" (Baltazar został tej nocy przez sługi swe zabity).