Великий князь Сергей Михайлович до марта 1918 года находился в Петрограде, и Кшесинская регулярно получала от него письма, из которых узнала, что в 20-х числа марта ему и другим великим князьям, жившим в Петрограде, было приказано покинуть столицу. В самом начале апреля 1918 года великий князь Сергей Михайлович, князья императорской крови Иоанн, Константин и Игорь Константиновичи и князь Владимир Павлович Палей были высланы из Петрограда в Вятку с правом свободного проживания.
Меньше чем через месяц пребывания в Вятке узников переселили в Екатеринбург и поместили в гостиницу. Известно, например, что 22 апреля (5 мая) 1918 года князь В.П. Палей (по его собственным словам в письме) отстоял Пасхальную заутреню в Екатерининском кафедральном соборе, хотя екатеринбургские газеты о его прибытии сообщили лишь 4 (17) мая. Те же газеты дали информацию о прибытии великого князя Сергея Михайловича и князей Константиновичей 26 апреля (9 мая). Сергей Михайлович поселился в квартире бывшего управляющего Верхне-Камским банком В.П. Аничкова (второй этаж дома на углу Успенской улицы и Главного проспекта), а Константиновичи – напротив, в номерах Атаманова (гостиница «Эльдорадо», впоследствии здание НКВД). Переписка Матильды и Сергея продолжалась.
1 (14) мая все находившиеся в Екатеринбурге принадлежавшие к августейшей фамилии получили предписание переселиться в заштатный город Алапаевск Верхотурского уезда Пермской губернии, куда и прибыли 7 (20) мая. Их поселили в Напольной школе, при которой имелась часовня. Заключение членов царской семьи разделяли управляющий делами великого князя Сергея Михайловича Ф.М. Ремез и его доктор Гельмерсен, лакей князя Палея Ц. Круковский и лакей князя Иоанна Константиновича Иван Калинин. Первое время режим был более свободным: разрешалось посещение церкви в сопровождении красноармейца. 8 (21) июня по указанию из Екатеринбурга был введен тюремный режим. Врач и оба лакея были удалены.
5 июля 1918 года алапаевских узников вывезли из города и в 18 километрах от Алапаевска убили, бросив в одну из заброшенных шахт железного рудника Нижняя Селимская.
Однако Матильда долго не верила в смерть Сергея. Позже она вспоминала: «После долгого перерыва в конце июня от него пришла телеграмма, отправленная 14 апреля, на день рождения Вовы. Мы получили телеграмму дня за два до трагической гибели великого князя. Из нее мы поняли, что великий князь находится в Алапаевске. Это была его последняя весточка. Вскоре по радио передали, что Сергей и другие члены царской семьи, находившиеся вместе с ним под арестом в Алапаевске, были похищены белогвардейцами. К несчастью, это сообщение оказалось сфальсифицированным, но поначалу никому и в голову не пришло, что можно совершить такое вероломство. Мы радовались, что все они спасены. Почти через год, когда Сергея уже давно не было в живых, мы получили несколько почтовых открыток и даже одну телеграмму, которые задержались в пути».