Жизнь в тиши и уединении в Беловеже была вскоре нарушена. Неожиданно состояние императора стало ухудшаться. Посоветовавшись с мужем, Мария Фёдоровна вызвала с Кавказа своего сына «Жоржи». Приезд великого князя временно оживил царскую семью. Отец и мать были обрадованы здоровым, бодрым видом своего сына. Однако это оживление быстро утихло. Прибывший с жаркого Кавказа Георгий не выдержал внезапной перемены климата, и его болезнь, только что уступившая лечению, вновь разыгралась.
Мария Фёдоровна в страшной тревоге за мужа и сына вместе с семьёй срочно покинула Беловежскую пущу. Некоторое время пробыли в Спале, охотничьем угодье неподалёку от Варшавы, и 21 сентября были уже в Крыму. Врачи считали, что в тёплом климате состояние государя может улучшиться.
Александр III скончался 20 октября неожиданно для всех, не дожив одного года до пятидесяти лет. Не помог и переезд в Крым, где поначалу казалось, что состояние императора улучшается, сухой крымский воздух благотворно на него подействовал. Перемена к худшему наступила внезапно. Последний раз Мария Фёдоровна выехала с мужем на короткую прогулку в коляске 2 октября, и больше он уже не покидал своих комнат. Императрица всё ещё не теряла надежды, верила, что Бог не допустит такой несправедливости, чтобы она осталась без своего Саши, делала всё, что могла. По её настоянию в Ливадию прибыл известный профессор из Германии Эрнст Лейден. Врачи осматривали больного, давали рекомендации, предписывали лекарства. Однако жене лишь мольбами и слезами удавалось заставить его их принять. Она часами делала ему лёгкий успокаивающий массаж, тщательно следила за его диетой. Со слезами на глазах Мария Фёдоровна согласилась на желание мужа послать приглашение невесте своего старшего сына, принцессе Гессенской Алисе. 10 октября в сопровождении своей сестры, великой княгини Елизаветы Фёдоровны, Алиса предстала перед императором. Умирающий благословил брачный союз цесаревича Николая. Ему оставалось лишь десять дней жизни.
В предчувствии конца мужа Мария Фёдоровна словно оцепенела. Она почти не спала, ничего не ела, много молилась. Просила Господа не допустить, чтобы Саша, любовь, радость, ушёл из жизни. Она готова была пожертвовать всем, лишь бы он остался с ней.
Но судьба была неумолима. Утром 20 октября император настоял на том, чтобы ему разрешили подняться с постели и пересесть в кресло. «Я думаю, что пришёл мой час, — сказал он жене. — Не печалься обо мне. Я совершенно спокоен». Немного позже позвали детей и невесту старшего сына. У дворца в ожидании страшной вести стояли родные и близкие.
Один из очевидцев кончины Александра III граф Шереметев писал в своих мемуарах:
«Мы пошли в Большой дворец, куда начали все собираться. Быстро входит великий князь Николай Михайлович, весь взволнованный, в слезах. Говорит: «Умирает удивительно, как патриарх...» Прошло несколько минут, входит Бенкендорф и говорит: «Он умер»... поднялись по лестнице. Дверь с верхней площадки лестницы в приёмную была закрыта. Прислуга стояла у дверей и плакала. Мы остановились на верхних ступенях лестницы, стояли, как казалось нам, мучительно долго... И вот дверь отворилась настежь, и мы вошли. Это была та комната, в которой принимала меня императрица тому назад несколько дней, маленькая, в одно окно. Из неё дверь была открыта в соседнюю комнату, вправо, в спальню.
В мыслях промелькнуло: что я увижу? Но увидал то, чего конечно же помыслить не мог... Увидел и остолбенел. Спиною к открытым дверям в креслах сидел государь. Голова его слегка наклонилась влево. И другая голова, наклонённая вправо, касалась его, и эти две головы замерли неподвижно, как изваяния. То была императрица. У меня промелькнуло: они оба живы, или они оба умерли. Священник медленно и отчётливо читал Евангелие. Мгновенно всё вокруг меня зарыдало. И никто не трогался с места...»
Не сдерживая слёз, родные стали подходить прощаться. Мария Фёдоровна всё ещё сидела в том же положении. Вдруг заметили, что она без сознания. Подняли с кресла, внесли в спальню, положили на кровать. Лишь примерно через час императрица, теперь уже вдова, очнулась...
Вечером того же дня в спальне служили первую панихиду. Мария Фёдоровна, вся в чёрном, стояла окаменев. Она не плакала, ни на что не реагировала, как будто уже и не жила.