Сергей Александрович считал, что необходимо принять более жесткие меры по отношению к революционерам и доложил об этом императору, сказав, что при сложившейся ситуации не может больше занимать должность генерал-губернатора Москвы. Ему трудно было найти общий язык с революционерами того времени, он в отличие от других меценатов не финансировал всякие террористические организации, особенно социалистического толка и всех, кто звал Русь к топору. Поэтому его ненавидели будущие ленинцы и нечаевцы. Государь принял отставку, и супруги покинули губернаторский дом, переехав временно в Нескучное.
Тем временем боевая организация эсеров приговорила великого князя Сергея Александровича к смерти. Ее агенты следили за ним, выжидая удобного случая, чтобы совершить казнь. Елизавета Федоровна знала, что супругу угрожает смертельная опасность. В анонимных письмах ее предупреждали, чтобы она не сопровождала своего мужа, если не хочет разделить его участь. Великая княгиня тем более старалась не оставлять его одного и, по возможности, повсюду сопровождала супруга.
5 февраля 1905 года Сергей Александрович был убит бомбой, брошенной террористом Иваном Каляевым. Когда Елизавета Федоровна прибыла к месту взрыва, там уже собралась толпа. Кто-то попытался помешать ей подойти к останкам супруга, но она своими руками собрала на носилки, разбросанные взрывом куски тела мужа.
На третий день после смерти мужа Елизавета Федоровна поехала в тюрьму, где содержался убийца. Каляев сказал: «Я не хотел убивать вас, я видел его несколько раз и то время, когда имел бомбу наготове, но вы были с ним, и я не решился его тронуть».
− И вы не сообразили того, что вы убили меня вместе с ним? − ответила она. − Я принесла прощение от Сергея Александровича, покайтесь!
− Никогда, − ответил террорист. − Если бы меня десять раз казнили, и то я бы не отказался.
Все же Елизавета Федоровна оставила в камере Евангелие и маленькую иконку, надеясь на чудо. Выходя из тюрьмы, она сказала:
− Моя попытка оказалась безрезультатной, хотя, кто знает, возможно, что в последнюю минуту он осознает свой грех и раскается в нем.
Великая княгиня просила императора Николая II о помиловании Каляева, но это прошение было отклонено.
С момента кончины супруга Елизавета Федоровна не снимала траур, стала держать строгий пост, много молилась. Ее спальня в Николаевском дворце стала напоминать монашескую келью. Вся роскошная мебель была вынесена, стены перекрашены в белый цвет, на них находились только иконы и картины духовного содержания. На светских приемах она не появлялась. Бывала только в храме на бракосочетаниях или крестинах родственников и друзей и сразу уходила домой или по делам. Теперь ее ничто не связывало со светской жизнью.
Она собрала все свои драгоценности, часть отдала казне, часть — родственникам, а остальное решила употребить на постройку обители милосердия. На Большой Ордынке в Москве Елизавета Федоровна приобрела усадьбу с четырьмя домами и садом. В самом большом двухэтажном доме расположились столовая для сестер, кухня и другие хозяйственные помещения, во втором — церковь и больница, рядом — аптека и амбулатория для приходящих больных. В четвертом доме находилась квартира для священника-духовника обители, классы школы для девочек приюта и библиотека.
10 февраля 1909 года Великая княгиня собрала 17 сестер основанной ею обители, сняла траурное платье, облачилась в монашеское одеяние и сказала: «Я оставлю блестящий мир, где я занимала блестящее положение, но вместе со всеми вами я восхожу в более великий мир — в мир бедных и страдающих».
