С 5 часов утра 10 августа на площади Карусель, в непосредственной близости от Тюильри, стали собираться толпы возбужденных парижан, а также прибывшие в столицу вооруженные отряды из Прованса и Бретани. Королевская резиденция находилась под охраной 900 швейцарских гвардейцев, оказавшихся в тот момент без своего командира, которого срочно вызвали в Ратушу, где параллельно с официальным городским правительством начала формироваться самопровозглашенная Парижская коммуна.
В 10 часов Людовик XVI спустился во двор и увидел, что толпа вот-вот начнет штурмовать Тюильри. Он быстро возвратился во внутренние покои, собрал членов семьи и предложил им немедленно покинуть дворец, чтобы искать защиты в Собрании. Их разговор прервали воинственные крики толпы, бросившейся на штурм, и вспыхнувшая ожесточенная ружейная перестрелка.
Разъяренная толпа, сминая все на своем пути, ворвалась во дворец. Ее жертвами стали все, кто попался на пути, — швейцарские гвардейцы, лакеи, повара, горничные… Это была настоящая бойня. В тот день погибло более тысячи человек, в том числе до шестисот гвардейцев, до конца сохранивших верность королю. Выживших защитников Тюильри ждал скорый суд и смертная казнь. Дворец разграбили: мебель, посуда, скульптуры, ценные вазы были серьезно повреждены или полностью разбиты. А командир швейцарских гвардейцев маркиз де Манда, вызванный в Ратушу, был там же убит.
Под угрозой применения оружия мятежная Коммуна заставила Законодательное собрание прекратить конституционные полномочия короля. Вместе с членами своей семьи он был препровожден в бывший монастырь фейянов, где всех разместили в убогих кельях. Жизнь Людовика XVI вступила в четвертый, завершающий этап, оказавшийся самым коротким — менее полугола.
Монастырское заключение продлилось три дня. Законодательное собрание попыталось добиться перевода короля и его семьи в хорошо обустроенный Люксембургский дворец, но Коммуна настояла на их заключении в замке Тампль, бывшей резиденции ордена тамплиеров, где установила собственную охрану. Людовика XVI с камердинером поместили на третьем этаже башни Тампль, Марию-Антуанетту с детьми — на втором, а мадам Элизабет, сестру короля, с ее компаньонкой герцогиней де Турзель — на первом. Всем им пока еще было разрешено свободно общаться друг с другом. Низложенный король проводил время за чтением, молитвами и беседами с сыном. В перерывах он играл с ним в мяч, а вечерами составлял партию в триктрак с дамами. Мария-Антуанетта занималась с детьми, давая уроки истории сыну и музыки — дочери.
Какими-то путями до них дошли отрывочные вести о переходе пруссаками границы и осаде Вердена, о роялистских волнениях в Бретани, Вандее и Дофине. В начале сентября офицер охраны сообщил королю, что в парижских тюрьмах идут массовые внесудебные убийства заключенных и что «народ жаждет смерти» всех членов королевской семьи.
Обстановка несколько разрядилась после получения известия о разгроме при Вальми 20 сентября 1792 года войсками генералов Дюмурье и Келлермана прусской армии. Пруссаки были вытеснены за пределы Франции. Непосредственная угроза иностранного вторжения была устранена, во всяком случае, на время.
21 сентября в Париже собрался вновь избранный законодательный орган — однопалатный Национальный конвент в составе 749 депутатов, многие из которых уже были широко известны своей революционной активностью. Среди них были Дантон, Демулен, Робеспьер, Кондорсе, Марат, Сен-Жюст, герцог Орлеанский, называвший теперь себя «гражданином Филиппом Эгалите». Одним из первых своих решений Конвент ликвидировал монархический строй и провозгласил Францию республикой. Соответственно Людовик XVI потерял все свои титулы и стал именоваться «гражданином Луи Капетом».
1 октября Конвент создал комиссию по подготовке судебного процесса над бывшим королем для выяснения его преступлений перед нацией, включая возможную измену в период войны с антифранцузской коалицией. Предварительно комиссия должна была изучить все документы, обнаруженные в Версальском дворце и в Тюильри.
К 20 ноября было подготовлено объемистое обвинительное досье, доказывавшее, как утверждали следователи, тайную связь короля и королевы с роялистской эмиграцией и иностранными державами. По мнению большинства серьезных историков Французской революции, эти обвинения носили самый общий характер и не имели достаточных конкретных доказательств. Тем не менее организаторы процесса сочли их убедительными для признания короля виновным по всем пунктам обвинения. Господствующие тогда в Конвенте настроения лаконично выразил Робеспьер в речи, произнесенной 3 декабря 1792 года: «Король должен умереть для того чтобы жила Родина».