В российскую столицу она прибыла в конце января 1880 года. Государь с сыновьями и невестками встретил её в Гатчине. Строго было запрещено кому-либо находиться на вокзале или во дворце, чтобы не обеспокоить императрицу. Больную вынесли из кареты и внесли во дворец. Приближённые грустно смотрели на изменившееся лицо своей государыни. Болезнь никого не красит. После небольшого отдыха императрицу перевезли в Зимний дворец, о её здоровье ежедневно публиковались бюллетени. Постепенно Марии Александровне становилось лучше, и, хотя она была ещё очень слаба, появилась надежда. Каждое утро императрица вставала, её одевали и усаживали в кресло, которое катили в другую комнату. Там она молилась, затем завтракала. Так как у неё были приступы длительного сухого кашля, ей несколько раз в день приносили кислородные подушки, а на ночь, чтобы облегчить дыхание, растирали грудь мазью от кашля.
Но несколькими неделями позже случилось событие, которое значительно ухудшило состояние государыни. На её супруга было вновь совершено покушение. На этот раз террористы заложили бомбу в Зимнем дворце, в помещении, расположенном под столовой императора. В тот вечер император давал обед в честь племянника своей жены принца Александра Баттенбергского, недавно получившего титул болгарского князя. В ожидании отца принца, Александра Гессенского, поезд которого опаздывал, все беседовали в рабочем кабинете государя. И эта случайная задержка спасла Александра II от верной смерти. Заряд был заложен в караульном помещении, находившемся как раз под столовой. От страшного взрыва погибло девятнадцать человек и около пятидесяти было ранено.
Сам император уцелел чудом. Для императрицы случившееся было новым потрясением, которое, как последняя капля, переполнило чашу её страданий. Несмотря ни на что, она не переставала любить своего Александра, а ему вновь угрожала опасность... Обиду на супруга терпеливая женщина спрятала глубоко в своём сердце, радовалась, когда он навещал её (а делал император это ежедневно), никогда ни в чём не упрекала его. Ведь любовь — это словно птица. Если она в твоих руках, то тебе хорошо, если вылетела из рук, то вряд ли её поймаешь. Мария Александровна страдала молча, сохраняя в душе признательность к тому, кто посвятил ей свою первую любовь и сделал её, незначительную немецкую принцессу, российской императрицей. Да и физические страдания она переносила стойко, без раздражительности и капризов, присущих больным.
22 мая 1880 года истерзанное сердце принцессы перестало биться. Умерла она тихо, без мучений и агонии, в полном одиночестве. Никто не был при ней в момент смерти. Неотлучная камер-фрау, войдя в спальню в девятом часу утра, нашла уже свою госпожу бездыханной. Она уснула вечным сном...
Александр II, находившийся в Царском Селе, получив известие о кончине жены, на экстренном поезде срочно выехал в Петербург. Камер-фрау императрицы принесла ему разные перстни и ожерелья, которые Мария Александровна обычно носила. Государь разобрал эти украшения и распорядился, что надеть на покойную супругу, а что сохранить у себя на память. К часу дня в Зимнем дворце собрались все члены царской семьи на первую панихиду.
Все последующие дни подробно описаны в дневнике графа Милютина, министра и военного историка. 23 мая он сделал такую запись:
