Śmierć Tatiana Romanowa została rozstrzelana w Jekaterynburgu w nocy z 16 na 17 lipca 1918 razem z całą rodziną. W momencie śmierci miała 21 lat. Decyzja o śmierci Romanowów miała zapaść na najwyższym szczeblu bolszewickich władz państwowych już w kwietniu 1918. Wcześniej Rada Komisarzy Ludowych rozważała zorganizowanie pokazowego procesu obalonego cara, na wzór procesu Ludwika XVI w czasie rewolucji francuskiej w 1792. Ostatecznie jednak, w obawie przed uwolnieniem zdetronizowanego cara przez Białe Armie w Moskwie zapadła decyzja o egzekucji Romanowów. Śmierć wszystkich członków rodziny miała uniemożliwić wykorzystanie któregokolwiek z nich jako politycznego symbolu przez przeciwników rewolucji.
W nocy z 16 na 17 lipca Romanowowie zostali poproszeni o ubranie się i zejście do piwnicy, rzekomo w celu przygotowania do wyjazdu, przez nadzorującego straż nad nimi Jakowa Jurowskiego. Na prośbę cara w pomieszczeniu, do którego ich zaprowadzono, zostały ustawione krzesła dla Mikołaja i Aleksandry, córki stanęły za matką. Jurowski oznajmił, że z powodu prób odbicia Romanowów z rąk bolszewików muszą oni zostać zabici. Zszokowany car przerwał w tym momencie lekturę wyroku, na co Jurowski natychmiast wyjął rewolwer i strzelił najpierw do niego, a następnie do carewicza Aleksego, którego ojciec trzymał na rękach.