Он был умерщвлен в ночь на 12 марта 1801 года в только что построенной резиденции – Михайловском замке.
Заговор против императора возглавил граф Петр Алексеевич Пален – петербургский военный губернатор. Средний сын Павла I, будущий император Александр I, в пользу которого совершался переворот, знал о готовящемся покушении, однако непосредственного участия ни в заговоре, ни в перевороте не принимал.
Шесть заговорщиков: граф Никита Иванович Панин, три брата Зубовых – Валериан, Николай и Платон (фаворит Екатерины II), генерал Бенниксон и офицер И. Л. Талызин ночью проникли в практически неприступный Михайловский замок. По типу средневековых замков-крепостей он был окружен рвом, а мост, соединявший его с материком, на ночь поднимали.
Граф Пален, лично не принимавший участия в покушении, поменял караулы, заменив их офицерами и гвардейцами своего полка. Они-то и опустили подъемный мост, позволивший участникам заговора преодолеть препятствие.
Убийцы нашли императора, прятавшегося за ширмой в собственной спальне. По одной версии, он был задушен шарфом, по другой — Павлу I был нанесен смертельный удар табакеркой в висок, позволивший впоследствии сказать: «скончался от апоплексического удара».
Весть о кончине императора Александру принес граф Пален, сказав при этом слова, вошедшие в историю: «Хватит ребячиться — идите царствовать».