Комендант лично отправился за ними и проводил в заранее подготовленную комнату, из которой была вынесена вся мебель. Царь нес на руках сына, остальные захватили подушки и мелкие вещи. Войдя в комнату, Александра Федоровна попросила принести стулья. Юровский разрешил. Охранники принесли два стула, на один из которых села царица, а на другой посадили наследника. Остальные по указанию коменданта встали в ряд. Затем он позвал команду. Во дворе работал двигатель автомобиля, что должно было помешать случайным свидетелям услышать выстрелы. Когда до убийства оставались считаные секунды, Юровский заявил узникам, что родственники Романовых в Европе продолжают наступление на Советскую Россию и поэтому Уралоблисполком принял постановление о расстреле. Николай II повернулся лицом к семье, затем обернулся к коменданту, успев сказать лишь: «Что? Что?» Юровский быстро повторил и отдал последний приказ. Царь, Александра Федоровна, великая княжна Мария, камердинер А. Е. Трупп и повар И. М. Харитонов были убиты сразу же. Цесаревича, великих княжон Ольгу, Татьяну и Анастасию, доктора Е. С. Боткина и комнатную девушку А. М. Демидову, которые после первых выстрелов остались живы, убийцы добивали отдельно, в том числе и штыками. Через двадцать минут все было кончено.
Теперь Юровский должен был замести следы и организовать «похороны». Убитых вынесли из дома и стали укладывать в грузовик, выстланный сукном. Немедленно началось воровство, которое коменданту под угрозой расстрела удалось остановить. Тела повезли в Коптяковский лес, где предварительно для «захоронения» была выбрана заброшенная шахта Четырехбратского рудника. Но там убийц ожидала первая неудача: шахта оказалась непригодной: тела, сброшенные в нее, не покрывались водой из-за ледового панциря, образовавшегося на глубине шахты. Если бы сокрытие готовилось продуманно, то убийцы предварительно пробили бы лед. Исправлять ошибку времени не было, поэтому решили вернуться к шахте на следующий день.
Тогда же возникла еще одна непредвиденная проблема: по дороге в Коптяковский лес красноармейцы обнаружили драгоценности, вшитые в одежду убитых великих княжон Ольги, Татьяны и Анастасии. Поняв, чем это может обернуться, Юровский отправил большую часть команды обратно в город, оставив наиболее надежных красноармейцев. Но перед тем, как побросать убитых в шахту, с них сняли одежду, из которой предварительно выпороли драгоценности, и на кострах ее сожгли. Новые инструкции Юровский отправился получать в Уралоблсовет. На следующий после расстрела день был сформирован целый спецотряд, который должен был извлечь тела из шахты и озаботиться их надежным сокрытием. Но оказалось, что уничтожить их путем сожжения невозможно: трупы сильно замерзли. На лицах царя, его дочерей и супруги даже проступил румянец.
Все сказанное заставляет признать правильной версию о том, что уральские чекисты не имели никакого продуманного плана похорон и решили этот вопрос на ходу. К утру 18 июля Юровский с помощью комиссара Войкова нашел в городе и привез к шахте три бочонка с керосином и три большие банки с серной кислотой. Туда же привезли и трупы двух убитых в доме Ипатьева комнатных собак царской семьи. На месте попытались сжечь тела царя, его супруги, наследника и доктора Боткина. Ничего не вышло: после пребывания в ледяной воде трупы не горели. Неудача заставила искать иные способы сокрытия преступления, один из которых предусматривал погребение прямо на дороге.
Завершить «дело» убийцам удалось только с третьей попытки, в ночь на 19 июля, когда весь караван телег и машин выехал по Коптяковской дороге из района рудника по направлению к Московскому тракту. В болотистой местности Поросенкова лога, за железнодорожным переездом № 184, один из грузовиков застрял. Тогда и возникла идея похоронить убитых именно здесь. С дороги сняли настил (шпалы), выкопали яму, сложили трупы и, разбив лица прикладами ружей, залили их серной кислотой. После всё закопали, набросали шпал и проехались по дороге, выравнивая ее. Для того чтобы никто не догадался о том, кого зарыли на дороге (в случае обнаружения захоронения), чекисты двух убитых в доме Ипатьева «похоронили» отдельно. Это были цесаревич и великая княжна Мария Николаевна. Предварительно их вновь попытались сжечь, затем разбросали костер, выкопали яму и погребли в ней останки детей. Затем на том же месте развели огонь.