Шестого января, на Крещение, император подписал последний в своей жизни указ об обмене московского двора графа Саввы Рагузинского на 800 дворов в Комарицкой волости Севского уезда. На параде его величество «перед Преображенским полком в строевом убранстве изволил идти в полковничьем месте». В этот же день его видели отправлявшимся в санях вместе с невестой на водоосвящение. Он долго пробыл на льду реки среди войск.
Современники единодушно утверждали, что уже вечером того же дня Пётр заболел оспой, от которой совсем недавно умерли австрийский император Иосиф I и испанский король Луис. Но англичанин Рондо узнал об этом только 12-го, а Лефорт — 13-го числа, когда появилось официальное сообщение о болезни императора, которая уже якобы не представляла опасности для его здоровья. В таком духе и составляли дипломаты донесения своим дворам. За кулисами же вокруг больного мальчика-императора разворачивалась очередная интрига. Еще 15 января Алексей и Сергей Григорьевичи Долгоруковы стали выдвигать требования о передаче короны царской невесте. 17 января 1730 года они составили подложное завещание императора. Один из экземпляров подписал за царя Иван Долгоруков, а второй держал наготове, чтобы дать подписать Петру, если тот придёт в сознание. Отец невесты был готов даже обвенчать умиравшего императора. Но намерения временщиков были пресечены Остерманом, безотлучно находившимся у постели Петра II. Положение Долгоруковых ослаблялось несогласием внутри семейства: фельдмаршал Василий Владимирович открыто протестовал против любых планов захвата престола.
В ночь на 19 января Пётр II умер, по официальной версии, «болезнуя оспою». Его последние слова были: «Запрягайте сани, хочу ехать к сестре...» 11 февраля 1730 года москвичи проводили в последний путь внука Петра I. Он, единственный из наследников великого императора, по древней традиции был похоронен в Архангельском соборе Московского Кремля. Юный государь был последним мужчиной из рода Романовых — отныне страной будут управлять представители женской линии династии.
Любой неожиданный поворот событий и отсутствие достоверной информации заставляли современников сомневаться в официальной трактовке событий. Лефорт уже 20 января представил две версии случившегося. Согласно первой, смерть ускорило «худосочие» императора вследствие изнурительных охотничьих экспедиций; по другой — врачи во главе с президентом Академии наук Л. Блюментростом вовремя не распознали болезнь и лечили не оспу, а лихорадку. Помимо этого, существовало и мнение, что уже выздоравливавший Пётр II сам открыл окно и застудился.
Остерман ещё в 1728 году делился с Минихом, что «образ жизни, который принуждают вести молодого государя, очень скоро приведёт его к могиле». Австрийский и испанский послы обязательно оповещали свои дворы о любом недомогании императора; в их сообщениях можно найти указания на усталость и болезненный вид Петра II зимой 1729/30 года. С другой стороны, незадолго до смерти царь был здоров и даже совершил двухдневную поездку за город. Возможно, Петра хотели удержать дома, но он всё-таки вырвался из-под опеки своих новых «родственников» и простудился во время катания. Неизвестно, каким образом и от чего его лечили. Во всяком случае, эта смерть была неожиданной и сразу нарушила хрупкую стабильность в «верхах».
Трудно, конечно, говорить о политическом курсе страны, на престоле которой сидел ребёнок, к тому же не отличавшийся примерным поведением. Но как бы ни оценивать этот короткий период российской истории, нельзя не заметить, что, несмотря на бездействие, а порой и скрытое противодействие «верхов», новые явления во всех сферах общественной жизни неудержимо пробивали себе дорогу — Россия входила в свою Новую историю и своё Возрождение. Господство крепостничества, консервативные традиции, грубая роскошь двора лишь сильнее оттеняли достигнутые успехи — развитие производства на современных заводах и «коммерции», экспериментальную науку. Рядом с кабаками и застенками Антиох Кантемир сочинял первые сатиры и переводил «Разговоры о множестве миров» француза Фонтенеля, а вернувшийся из Сорбонны Василий Тредиаковский готовил реформу русского стихосложения и издавал первую в России любовно-галантную повесть «Езда в остров Любви».
Трудно сказать, каким мог бы стать повзрослевший Пётр II. Однако в глазах многих его подданных он навсегда остался «добрым царём». Печальная судьба мальчика-императора отразилась в народных песнях:
