Według relacji jednego z członków plutonu egzekucyjnego, Andrieja Striekotina, Aleksandra Fiodorowna i Olga przeżegnały się, widząc broń w rękach pozostałych strażników. Według zeznań czekisty Miedwiediewa pierwsze strzały zostały wymierzone do cara i carycy, do ich dzieci strzelano w drugiej kolejności. Tatiana, podobnie jak pozostałe córki Mikołaja II, przeżyła pierwszą salwę, gdyż w jej gorsecie zaszyta była część należących do niej drogich kamieni. Została zabita strzałem w głowę z bliska.
Po egzekucji ciała ofiar zostały obdarte z biżuterii i wywiezione razem z innymi do lasu w okolicy wsi Koptiaki. W celu uniemożliwienia identyfikacji zwłok wszystkie ciała zostały poćwiartowane i spalone, zaś twarze dodatkowo zdeformowane kwasem. Jakow Jurowski w szyfrowanej depeszy poinformował Swierdłowa o egzekucji. 25 lipca 1918 Izwestia informowały o straceniu byłego cara, zapewniając jednak równocześnie, że jego rodzina znajduje się w bezpiecznym miejscu. O wiadomości o losie byłej carycy i jej dzieci wielokrotnie zabiegała ambasada niemiecka, otrzymując uspokajające zapewnienia o przetrzymywaniu ich w Permie. Osobne śledztwo w sprawie Romanowów prowadzili Biali po wejściu do Jekaterynburga i odkryciu śladów egzekucji w piwnicy domu.