На 4 февруари 1905 съпругът ѝ е убит в Московския Кремъл от терориста социалист Иван Каляев.
През 1909 г. Елисавета Фьодоровна продава огромната си колекция от скъпоценности и се замонашва. Със събраните средства от бижутата си тя основава манастира Св. Марта и Мария, на който става игуменка. С останалите послушнички от манастира Елисавета се грижи за болни и бедни хора в Москва.
Тя отваря болница, параклис, аптека и приют на своя издръжка. По време на Първата световна война сестра Елисавета се грижи за ранени руски войници и германски военнопленници, с които са претъпкани руските болници. Заради грижите си за ранени военнопленници великта княгиня е обвинявана, че подкрепя германците.
Елисавета Фьодоровна отказва да напусне Русия след избухването на Революцията от 1917 г. През 1918 г. тя е арестувана от ЧК по заповед на Ленин.
На 18 юли 1918 г. великата княгиня Елисавета Фьодоровна и другите затворници са хвърлени в двадесетметрова стара минна шахта на 18 км. от Алапаевск. Според сведения от участици в престъплението не всички затворници умират от падането в шахтата, поради което екзекуторите хвърлят вътре граната. След експлозията от дъното на шахтата те чуват гласа на Елисавета Фьодоровна, която пее руския химн и молитви. Пеенето на Елисавета продължило и след втори неуспешен опит оцелелите да бъдат убити с граната. След това те просто били оставени да умрат от студ и глад.
Малко след това Алапевск е освободен от части на Бялата армия. Останките на Елисавета и другите убити са извадени от шахтата и положени в градската църква на Алапаевск. Поради настъплението на Червената армия останките на княгинята са пренесени на изток до Пекин, а оттам – в Шанхай, Китай, откъдето с параход са пренесени в Йерусалим.
През януари 1921 г. Елисавета Алексеевна е погребана в манастира Св. Мария Магдалена в Гетсиманската градина в Йерусалим.
През 1992 великата княгиня Елисавета Фьодоровна е обявена за мъченица от Руската православна църква, а през 2005 г. останките ѝ са върнати в Русия.
Елисавета Фьодоровна е по-голямата сестра на Александра Романова и съпруга на великия княз Сергей Александрович.
