Pada akhirnya, Charles VI memutuskan untuk membawa Alexei masuk, menyembunyikannya pertama kali di sebuah kastil di Pegunungan Alpen dan kemudian di sebuah kastil yang menghadap ke Napoli.
Sayangnya untuk Alexei, bagaimanapun, agen Peter berhasil melacaknya, dan pada September 1717 mereka menyerahkan surat di mana Peter mengecam "ketidaktaatannya" tetapi berjanji di hadapan Tuhan untuk tidak menghukumnya selama dia kembali ke Rusia.
Sebelum melarikan diri, orang kepercayaannya konon memperingatkan Alexei: “Ingat, jika ayahmu mengirim seseorang untuk membujukmu kembali, jangan lakukan itu. Dia akan membuat Anda dipenggal di depan umum.”
Tetapi tsarevich mengabaikan nasihat bijak ini. Dengan enggan menyeberang kembali ke Rusia pada awal 1718, dia berlutut di depan Peter dan memohon pengampunan sebagai bagian dari tontonan publik di mana dia kehilangan hak warisnya.
Peter kemudian menuntut agar Alexei menyebutkan nama kaki tangannya, yang menyebabkan penyiksaan terhadap lusinan rekan tsarevich.
Beberapa dieksekusi, sementara yang lain dibuang atau dipenjara. Peter bahkan mengambil tindakan terhadap mantan istrinya, Eudoxia, mengurungnya di biara kedua yang lebih terpencil dan secara brutal menyiksa kekasihnya sampai mati.
Pada titik ini, Alexei tampaknya masih mengharapkan kehidupan yang tenang dengan Afrosina di pedesaan.
Tetapi bahkan dia akhirnya bersaksi melawannya, setelah itu Alexei dipenjara, diadili, dan disiksa.
Sebagian besar sumber menyatakan bahwa dia dicambuk 25 kali pada 19 Juni 1718, dan ketika penyiksaan dimulai lagi lima hari kemudian, dia mengaku berkonspirasi untuk kematian ayahnya. (Bushkovitch menunjukkan bahwa bukti untuk garis waktu ini goyah.)
Pada tanggal 26 Juni (atau 7 Juli menurut Kalender Gaya Baru atau Gregorian), tsarevich meninggal karena luka-lukanya.