Из Крыма Царская семья уехала 9 января 1901 года. В отличие от предыдущих трех четвертая беременность императрицы оказалась достаточно легкой. Несмотря на все несчастья и потрясения, Государыня чувствовала себя хорошо. Не тяжелая болезнь мужа, не смерть 22 января 1901 года в Англии королевы Виктории, любимой бабушки Александры Федоровны, не ухудшили ее состояния здоровья. Доктора не разрешили беременной Государыне поехать на похороны, посчитав это опасным для ребенка. И она смирилась. Поминальную службу в память о королеве Виктории провели в англиканской церкви Санкт-Петербурга. По воспоминаниям придворных, они впервые видели, чтобы императрица так прилюдно показывала свое горе – она откровенно рыдала, переживая смерть бабушки, которая после потери матери вырастила ее.

Высший свет, придворные, родные – все отмечали, что императрица во время четвертой беременности расцвела и чувствовала себя прекрасно. Это вселяло надежду, что подобное происходит не просто так – и, наверное, Государыня носит под сердцем мальчика. В феврале великий князь Константин Константинович, отметив, что Александра Федоровна очень похорошела, записал в дневнике: «Все с трепетом надеются, что на этот раз будет сын».

Физически во время беременности Государыня чувствовала себя отлично, но жизненные невзгоды в этот период не оставляли ее. В мае, как обычно на лето, Царская семья переехала на дачу в Петергоф. Практически сразу по приезде брюшным тифом заболела Ольга Николаевна. Акушерка Евгения Конрадовна Гюнст, принимавшая предыдущие роды у императрицы, находилась в Петергофе для подготовки к приближающимся родам. Она была встревожена утомлением Государыни, которая буквально падала от усталости, ухаживая за старшей дочерью. Опасаясь преждевременных родов, акушерка вызвала доктора. Немедленно приехал из курского имения профессор Лев Васильевич Попов. Во время четвертой беременности именно профессор Попов наблюдал за состоянием здоровья Государыни, его трижды вызывали в Петергоф. Однако опасения о преждевременных родах не подтвердились. Роды состоялись в срок.

В 3 часа ночи 5 июня 1901 года на Нижней даче в Петергофе у Александры Федоровны начались схватки. Роды прошли быстро и без осложнений. Через три часа родилась девочка. Великая княжна появилась на свет очень крупной, вес – 5,2 килограмма, рост – 55 сантиметров. Есть сведения, что цесаревна родилась с искривленными большими пальцами ног. Вероятно, были еще какие-то изменения в опорно-двигательном аппарате, так как с возрастом у нее стали появляться боли в спине и ногах. Так же со временем выяснилось, что при порезах у великой княжны кровь долго не останавливалась.