Император не понимал покушений на свою жизнь. Его инстинкт самосохранения усилился и оказывал влияние на отношения с обеими женщинами. Когда Мария сообщила ему из Канн, что страдает от приступов страха и удушья, он отвечал: «Получил твое известие в Туле. Сожалею, что ты находишься в таком состоянии. У меня все хорошо, я отдохнул. Нежно целую, Александр». Он не был бесчувственным по отношению к больной жене, однако смотрел на ее кончину со все возрастающим спокойствием. Более того: чем чаще террористы досаждали ему в жизни, тем более спешным казалось ему скорое полное соединение с Екатериной. Он даже не подозревал, что смерть пришла в его собственный дом. Несколько недель в Зимнем дворце работал столяр Степан Халтурин. Он тайно носил в свою спальню во дворцовом подвале, которую делил с другими рабочими, небольшими партиями динамит. Вскоре он складировал в головах своей кровати 130 килограммов взрывчатого вещества! Фугас должен был пробить два перекрытия, чтобы достичь расположенной на втором этаже столовой и во время обеда увлечь императора в пропасть. 5 февраля 1880 года император ожидал визита Александра Гессен-Дармштадтского. Обед был назначен на шесть часов. Халтурин в подвале включил взрывной механизм. Минуты спустя все крыло дворца потряс мощный взрыв.
Царь не пострадал. Сугробы задержали прибытие поезда с гостями, и семьи не было еще в столовой. Убитые и раненые были в нижнем этаже, в комнате отдыха батальона лейб-гвардии Финляндского полка, несшего в этот день охрану. Императрица за несколько дней до этого вернулась из-за границы в Зимний дворец. Она хотела умереть в кругу семьи. Перед покушением Мария после приступа удушья находилась в глубоком обмороке, из которого ее не смог вывести даже сильный удар, сотрясший покои. Она узнала о преступлении только на следующий день. Екатерина точно так же находилась с детьми во дворце. Все они остались невредимы.
Взрыв в Зимнем дворце вызвал внутри страны и за границей бурю возмущения. Александр II действовал. 12 февраля 1880 года вышел декрет о Верховной распорядительной комиссии для защиты общественного порядка. Главным начальником ее стал харьковский генерал-губернатор граф Михаил Лорис-Меликов. Он получил право отдавать распоряжения всем правительственным службам и был ответственен только перед царем. Популярность Лорис-Меликова выросла, когда 20 февраля 1880 года он успешно предотвратил покушение на собственную жизнь. Он заявил, что пойдет на либеральные преобразования во внутреннем управлении государством. Действительно, сначала его «диктатура сердца» привела к некоторому усмирению. Террор временно пошел на спад.
Лорис-Меликов представлял, что следует предоставить народу все возможные в условиях самодержавия свободы и медленно двигаться к конституции. Сама идея вызвала у собравшихся вокруг императрицы и наследника престола консервативных сил бурю возмущения. Александр II не оказывал особого сопротивления такого рода мыслям, и Лорис-Меликов понял, что может направить царя по этому пути. Императрица и без того не могла больше оказывать влияния. Последние месяцы она проводила в постели, по большей части в бессознательном состоянии. После покушения в феврале 1880 года она больше не высказывалась по политическим вопросам.
Императрица Мария Александровна умерла в ночь на 22 мая 1880 года в Зимнем дворце — незаметно и совершенно одна. Только утром ее обнаружила мертвой ее камеристка. Император с Екатериной находился в это время в Царском Селе. Он сразу же прибыл в столицу. Вместе с сыновьями импераор нес открытый гроб к катафалку. Он неторопливо и с печалью выполнил все необходимое для достойного погребения императрицы в соборе столичной Петропавловской крепости. Все-таки Мария была его первой большой любовью и матерью его детей. Но его последний поцелуй на бледном челе был скорее признательностью за то, что она ушла.
Мария не обладала силой для того, чтобы быть моральной поддержкой реформаторским намерениям своего супруга. Напротив, она постоянно проявляла живой и активный интерес к внешнеполитическим проблемам, а именно немецким проблемам. Мария в своем чрезмерно завышенном православном усердии мало сделала для того, чтобы укрепить культурные связи и традиции между Россией и Западной Европой.