Генерал-адъютант Черевин, находясь безотлучно при Государе с августа месяца, основывал свой образ мыслей на том простом соображении, что организм больного настолько расшатан, что едва ли можно надеяться на поправление уже хотя по этой одной причине. Кроме того, у него были сведения от городовых, стоящих у дворца на постах, а у графа Бенкендорфа — от камердинера Государя, что хороший сон был лишь мнимый, так как ночью 14 и 15 числа был заметен свет в Царской комнате в 3 и 4 часа утра.
Наконец, в ночь с 15-го на 16-е Государь заперся в своем кабинете на всю ночь и говорил на другой день, что спал прекрасно и чувствует себя бодро. Между тем в эту самую ночь был виден очень долго свет в его кабинете. Камердинер, вошедший 16 утром, застал Царя, сидящего в кресле перед письменным столом и тяжело дышащего, но на вопрос о здравии, сделанный слугою, Государь ответил, что чувствует себя отлично. Все это вместе взятое доказывает, что Государь, уже уставший, изнеможденный от ряда всяких страданий, советов докторов и т. п., просто хотел как-то обмануть самого себя и казаться бодрым во что бы то ни стало, лишь бы его оставили в покое».
17 октября состоялось второе причащение государя отцом Иоанном Кронштадтским. Цесаревич Николай в дневнике отмечал, что в этот день императора сильно мучил горловой кашель. В семь часов вечера он стал жаловаться на боль в боку, ночью снова был сильный кашель, и он выплюнул пять платков крови. В медицинском бюллетене говорилось об ухудшении состояния больного государя.
Врачей особенно беспокоили увеличивавшиеся с каждым днем отеки ног.
18 октября в бюллетене говорилось: «В состоянии здоровья Государя Императора произошло значительное ухудшение. Кровохарканье, имевшееся вчера при усиленном кашле, ночью увеличилось, и появились признаки ограниченного воспалительного состояния (инфаркта) в левом легком. Положение опасное».
В этот день в последний раз фельдъегерь повез в Петербург бумаги с резолюцией императора Александра III.
Ночь на 19 октября государь провел без сна, в семь часов утра вызвал к себе наследника и около часа наедине беседовал с ним. Затем государь пригласил императрицу Марию Федоровну и сообщил ей, что чувствует приближение конца.
Великий князь Николай Михайлович вспоминал: «18-го и 19-го Государь был крайне слаб, хотя и вставал с трудом, одевался и даже сам перешел с палкой к письменному столу. На нескольких докладах он в последний раз написал «В Ливадии. Читал». Тут в кресле ему сделалось дурно. Это было 19-го утром. Ночь с 19-го на 20-е была вовсе без сна. Вечером Лейден уговаривал его лечь в кровать, что было Государю очень трудно ввиду страшно опухших ног и живота».
Две ночи перед смертью он провел без сна. Днем его вывозили в инвалидной коляске к раскрытому окну. Мария Федоровна не отходила от него ни на шаг. «Слава Богу, в последние дни он позволял мне делать для него все, так как сам он уже ничего не мог, а позволить камердинеру ухаживать за собой не хотел, и каждый вечер он трогательно благодарил меня за помощь», — писала она матери.
В течение последних суток у постели больного вместе с Марией Федоровной находился врач Николай Александрович Вельяминов. «Он непрерывно курил и предлагал мне курить, — вспоминал позже Вельяминов. — «Мне так совестно, что вы не спите каждую ночь, я вас совсем замучил». Утром 20 октября в день смерти государь сказал: «Видно, профессора меня оставили, а вы, Николай Александрович, еще со мною возитесь по вашей доброте душевной».
В бюллетене от 20 октября говорилось: «Деятельность сердца продолжает падать. Одышка увеличивается. Сознание полное».
Из воспоминаний великого князя Николая Михайловича:
«В 8 часов утра 20-го Государыня пошла в уборную одеться, а в это время Государь оставался с Наследником и Вельяминовым.
Вдруг ему стало очень нехорошо, и он сказал сыну: «Ники, пойди скажи Мамá, чтобы поторопилась одеваться».
— Отчего, Папá?
— Да так будет лучше!
Дыхание было очень затруднительное, и начали усиленно давать вдыхать кислород.
Брат Александр послал за нами в Ай-Тодор. Я с отцом и братом Георгием прибыли в Ливадию в 10 часов 15 минут. Застали уже почти всех при больном, в том числе великую княгиню Марию Александровну, приехавшую на рассвете.
Вокруг Государя находилась его семья, императрица на коленях около его кресла, а все прочие лица в другой комнате и в дверях. Тут же, рядом в комнате, находились граф Воронцов-Дашков и пять врачей: Захарьин, Лейден, Попов, Гирш и Вельяминов. До нашего приезда уже многие близкие подходили прощаться с умирающим, но слова «прощай» Государь никому не сказал, а каждому почти одинаково: «Здравствуй, такой-то».