К 1800 году успехи русской армии в Италии и Средиземном море стали вызывать беспокойство Англии и Австрии. Отношения между союзниками стали более напряженными. В 1801 году Мальта перешла от французов к англичанам, а те, в свою очередь, не выказывали стремления вернуть остров Мальтийскому ордену. Это спровоцировало окончательный разрыв между Россией и Англией. Вместе с этим Россия стала сближаться со своими недавними противниками французами. Павел готовился вступить в войну с Англией. С Францией обсуждался проект совместной экспедиции в Индию, для нападения на английские колонии. Даже не дождавшись подписания соответствующего соглашения, Павел отправил в Индию 22 тысячи казаков. Поход был подготовлен крайне плохо. Войска выступили без припасов, обоза, даже не имея плана действий, и скорее всего, были обречены. Но смерть Павла избавила казаков от необходимости продолжать экспедицию, а Россию — от возможности новой тяжелой и продолжительной войны.
Практически весь период своего пребывания на престоле Павел демонстрировал крайнюю подозрительность. Он даже отказался от услуг русского повара и пригласил повариху из Англии. Но избежать заговора и убийства Павлу не удалось.
В феврале 1801 император выписал из Германии 13-летнего принца вюртембергского Евгения, племянника Марии Федоровны. К мальчику он проявил сильное расположение, собирался усыновить его и даже якобы создать ему возможность занять российский престол, отстранив Александра. Возможно, именно это обстоятельство спровоцировало давно уже составленный заговор дворянской верхушки. В перевороте приняли участие многие люди, занимавшие важные государственные должности. Их лидерами, пожалуй, можно назвать князя Платона Зубова, последнего фаворита Екатерины II, и графа Палена, приближенного Павла. Наследник престола, Александр Павлович, был посвящен в готовящийся заговор, но активного участия в нем не принимал и дал свое согласие только на том условии, что его отца оставят в живых. Впоследствии Александр тяжело переживал кончину Павла и до конца своих дней испытывал чувство вины за его смерть.
11 марта 1801 года император, возможно, предчувствуя опасность, вызвал своих сыновей, Александра и Константина, и заставил их повторно принести присягу. Затем они вместе отужинали. Вставая из-за стола, Павел произнес: «Чему бывать, того не миновать», и удалился в свои покои.
Верный ему караул Павел по неизвестной причине сам удалил от своих апартаментов. Вполне возможно, что он знал о возможности мятежа, но неверно понял, с какой именно стороны следует ждать опасности. Ночью в Михайловский дворец при помощи полкового адъютанта Павла проникла группа заговорщиков. Изначально в их замыслы якобы входило только арестовать Павла и вынудить отречься от престола в пользу сына Александра.
По дороге к спальне императора заговорщикам повстречался лакей, который поднял крик. Услышав его, Павел попытался спастись бегством, но дверь, соединявшая его покои со спальней императрицы, оказалась закрыта. Тогда он укрылся за занавеской.
Войдя в спальню, мятежники сперва растерялись, не обнаружив в ней императора, ведь это могло означать, что заговор раскрыт, Павел предупрежден, а их самих заманили в ловушку. Но граф Пален сохранил хладнокровие. Он подошел к постели, прикоснулся к простыням и сказал: «Гнездо еще тепло, птица не может быть далеко». Спальню обыскали, и убежище Павла было открыто. Между заговорщиками и Павлом произошел такой разговор:
— Государь, вы перестали царствовать. Император — Александр. По приказу императора мы вас арестуем, — произнес один из мятежников.
— Что вы делаете, Платон Александрович? — спросил Павел у Зубова.
Зубов не ответил, за ним пришли, чтобы он успокоил гвардию. В спальню вошли новые заговорщики.
— Вы арестованы, — повторил один из них.
— Арестован, что это значит — арестован? — растерянно спросил Павел.
После этого еще один из заговорщиков, бывший офицер, разжалованный Павлом, впервые проявил агрессию к императору. Он резко произнес:
— Еще четыре года назад с тобой следовало бы покончить!
— Что я сделал? — спросил император.
На что Зубов ответил, что деспотизм Павла стал настолько тяжел для страны, что они пришли требовать его отречения от престола.
Обстоятельства самого убийства передаются по-разному. Одни источники утверждают следующее: Павел вступил с Зубовым в продолжительный, около получаса, спор. Ближе к концу разговор стал чрезвычайно резким. К этому времени часть заговорщиков была в сильном подпитии — от шампанского, которым они отмечали свой успех. Они стали выражать нетерпение. Павел говорил все громче, и тогда граф Николай Зубов, брат Платона, отличавшийся недюжинной физической силой, ударил императора по руке и сказал: «Что ты так кричишь!» Император в возмущении оттолкнул левую руку Зубова. Тот схватил правой рукой тяжелую золотую табакерку и ударил Павла в левый висок. Жертва упала на пол. Один из заговорщиков прыгнул императору ногами на живот, а другой схватил висевший над кроватью шарф и задушил Павла.