Пятым был взрыв в Зимнем дворце, устроенный народовольцем Халтуриным на первом этаже. Император обедал на третьем этаже, и его спасло то, что он прибыл позже назначенного времени. Погибло 11 человек охраны на втором этаже.

Убийство императора произошло на набережной Екатерининского канала, когда бомбой, брошенной под ноги лошадям, императорская карета была частично разрушена. Сам он не пострадал и подошел к задержанному Рысакову. В это время ему под ноги Гриневицкий бросил вторую бомбу, смертельно ранившую императора.

1 марта 1881 года Александр II скончался в своих апартаментах в Зимнем дворце от смертельного ранения и потери крови. 4 марта его тело было установлено в Большой церкви Зимнего дворца, а 7 марта торжественно перенесено в Петропавловский собор Петербурга.

Гибель Царя-Освободителя, убитого народовольцами, казалась многим символичным завершением его царствования, когда в стране был разгул нигилизма, граф Лорис-Меликов проводил примиренческую политику, а политики право-консервативного крыла – Победоносцев, Феоктистов и Леонтьев – говорили, что император погиб «вовремя»: процарствуй он ещё год, и крушение самодержавия в России стало бы неизбежным.

Александр II вошёл в историю как реформатор и освободитель. В его царствование было отменено крепостное право, введена всеобщая воинская повинность, учреждены земства, проведена судебная реформа, ограничена цензура и проведен ряд других прогрессивных реформ. Империя значительно расширилась за счёт завоеваний и включения в состав России Северного Кавказа, Дальнего Востока и других территорий. Это была эпоха наивысшего подъёма русской литературы, принесшего ей всемирную известность.

Вместе с тем экономическое положение страны ухудшилось: промышленность поразила затяжная депрессия, в деревнях случался массовый голод. Вырос дефицит внешнеторгового баланса и государственный внешний долг, что привело к расстройству денежного обращения и финансов. В российском обществе образовался раскол и острились социальные противоречия, которые достигли своего пика к концу его царствования.

Оценки его реформ противоречивы. Либеральная пресса называла его реформы «великими», но значительная часть населения, а также ряд государственных деятелей оценили их отрицательно. Победоносцев на первом совещании правительства 8 марта 1881 года назвал крестьянскую, земскую и судебную реформы «преступными», и Александр III фактически одобрил его речь.

Современные историки, положительно оценивая сам факт «освобождении крестьян», констатируют, что их свобода передвижения после реформы была «относительной», она не привела к отмене телесных наказаний для крестьян и не была последовательной, а экономическая жизнь в 1860–1870-х годов характеризовалась промышленным спадом и разгулом спекуляции.