1916年10月20日，俄國海軍遭受了整個一次大戰中最慘重的損失。早晨6點20分，“瑪利亞皇後”號1號炮塔下麵的艦體內濃煙和火火焰從炮塔附近的艙門、通風機和炮口處湧出。艦內馬上響起了火災警報，艦員迅速拖出消防水帶奔赴著火區域。但是緊接著前部彈藥庫發生了大爆炸，司令塔、前桅杆和煙囪全部傾倒，1號炮塔被炸飛，從炮塔圈座裏騰起的火焰高達300多米。軍事工程師伊格納切夫率領一群勇敢的水手放水將前部彈藥庫淹掉。盡管隨後的爆炸奪去了全部這些勇士的生命，但是他們為以後的損管爭取到了時間。剩下3個彈藥庫的消防進水閥被及時打開了。
到7點左右，盡管艦內仍然不斷有些小的爆炸，火勢卻是在慢慢消退。艦員們的損管工作取得了明顯成效。但是7點過後不久，可能是在前部魚雷室又發生了一次爆炸，其烈度和第一次大爆炸相當。整個艦首橫隔牆被徹底摧毀，海水以不可阻擋之勢撲進艦內。“瑪利亞皇後”的艦首迅速下沉，7點12分，艏部已經完全沒入水下。接著艦體逐漸向右傾斜，艦長在此時下達了棄艦令。4分鍾後，“瑪利亞皇後”向右傾覆翻倒沉沒，1名軍官、2名候補生和225名水兵喪命。
事故調查委員會總共提出了3種可能的原因：1火藥因溫度過高自然，2運輸發射藥或底火時，因不慎碰撞誘發爆炸，3故意的破壞行為。最有可能的還是第一種原因，因為“瑪利亞皇後”號在試航時就曾經發現前部彈藥庫存在溫度偏高的問題。原因是彈藥庫和溫度比較高的前鍋爐艙挨的太近。另外，由於第一次爆炸就損壞了“瑪利亞皇後”的全部鍋爐蒸汽管道，致使所有的發電機均無法工作，導致艦內連應急照明的動力都沒有。
這被認為是“瑪利亞皇後”號損管失敗的最重要因素。盡管如此，這個損失對黑海艦隊的影響僅僅是戰術性的。因為“葉卡捷琳娜大帝”號已經服役，“沙皇亞曆山大三世”號獲得動力係統後，也即將建成完工。而土耳其艦隊卻沒有得到任何加強。
結局
隨著二月革命和十月革命的爆發，黑海艦隊的戰鬥和歸屬情況變得相當複雜。1917年4月29日，“葉卡捷琳娜大帝”號換了個名字“自由俄羅斯”號。同樣是根據布勒斯特條約，德國人將進占整個烏克蘭。就在德國人前衛部隊進入塞瓦斯托波爾的同時，黑海艦隊主力在М·П·撒布林少將的率領下於1918年5月14日夜出港，駛向黑海東岸的新羅西斯克港。
德國人要求布爾什維克讓開到新羅西斯克的艦隊返回塞瓦斯托波爾，將艦艇移交德國使用。列寧不願意直接和德國對抗，但更不願意讓德國人獲得俄國軍艦，因此他指示一旦有德國人強行奪艦的可能，就立即自沉全部軍艦。
6月19日，莫斯科的沉艦命令下達了。“刻赤”號驅逐艦向“自由俄羅斯”號發射了3條魚雷。但是此前“刻赤”號射擊是驅逐艦，其魚雷定深隻有15米，因此3條魚雷並沒有給“自由俄羅斯”號造成明顯傷害。第1條魚雷擊中煤艙後，可能激起了大量的煤灰粉塵。第4條魚雷的命中引起了這些粉塵-空氣混合物的猛烈爆炸。“自由俄羅斯”號在4分鍾內傾覆沉沒。
“自由”號的艦長А·И·季赫麥涅夫上校違反命令，帶領“自由”號和其他一些艦艇返回塞瓦斯托波爾港。本來返回塞瓦斯托波爾的大部分俄國海軍軍人都是烏克蘭人，他們希望能夠利用沙皇的遺產建立一支獨立的烏克蘭海軍。不過他們的德國靠山顯然不同意，魯登道夫將軍計劃讓“自由”號在德國艦員的操縱下繼續服役。10月1日，德軍正式接管了“自由”號。15日，由德國人駕駛的“自由”號進行了第一次巡航，此時她的主炮還不能正常發射。不久，德國向協約國投降，英法聯軍於11月24日接收了“自由”號。英國海軍對“自由”號的三聯裝炮塔產生了很大興趣，曾經想過拆下一座炮塔運回英國仔細研究。
不過最後英軍還是把完整的“自由”交給了弗蘭格爾的白軍。1920年10月，“自由”改名“阿列克謝耶夫將軍”號。10月14日，“阿列克謝耶夫將軍”號和敗退的弗蘭格爾白軍一道撤離克裏木，開往法國控製的突尼斯比賽大港。1924年6月法國總理赫裏特通知蘇俄，如果他們願意談判償還沙俄欠下的貸款，法國可以考慮將“阿列克謝耶夫將軍”號換給俄國。12月間，克雷洛夫和蘇聯駐法海軍武官Е·А·貝倫斯率領的一個代表團檢查了“阿列克謝耶夫將軍”號的技術狀況，結果令蘇聯人感到相當滿意。
1925年4月正當雙方進行談判時，赫裏特的政府下台了。然後法國內閣在接下來的14個月內走馬燈似的連換了6屆。最後的波尼切爾總理對和蘇聯人打交道沒有一點興趣。結果“阿列克謝耶夫將軍”號還是留在了比賽大。她於1926年被售出，但沒有立即解體。1931年，錨泊時的“阿列克謝耶夫將軍”意外沉沒，後被浮起。1936年，“阿列克謝耶夫將軍”和最後一批停在比賽大的白俄艦船一道拆毀。
“自由俄羅斯”沉沒後，自1920年代中期開始，蘇聯政府派出潛水隊打撈仍然安置在艦殼內的305毫米炮彈，當時這些炮彈單價3000盧布。由於潛水隊員缺乏經驗，再加上艦體倒扣在海底沒有出入口，打撈工作進展十分緩慢。有人想了辦法，在艦底外板安置少量炸藥再炸出更大的洞以便於人員和機械的出入。這個餿主意的結果是可想而知的。
1930年的某一天爆破炸藥起爆了，結果整個新羅西斯克都在猛烈的爆炸中巍巍顫抖，衝起的水柱高達100-120米，破片飛散到幾百米以外，幸虧沒有造成人員傷亡。調查結果表明，炸藥誘發了一條魚雷的戰鬥部，繼爾引起了彈藥庫的爆炸。幾番折騰下來，“自由俄羅斯”號的艦體結構已經完全摧垮，任何打撈修複工作都是不可能的了。
“瑪利亞皇後”號的打撈工作於1917年10月開始，工程師們先把艦體外的破洞補好，然後向密閉的艙內充入21個大氣壓的空氣。5月18日，她已經可以依靠自身的浮力浮起，並於31日被拖進塞瓦斯托波爾的北船塢。
1920年，為了阻止蘇聯紅軍從海上進攻，白軍又將“瑪利亞皇後”當成阻塞船沉沒在主航道。紅軍攻占塞瓦斯托波爾後，“瑪利亞皇後”號於1922年秋季再次被打撈上來，1927年解體。還有一種說法是5月8日浮起後於31日進塢，並一直在船塢裏呆到1923年。後來為了維修船塢，她扶正厚拖到淺灘處擱淺。1926年回到修複的船塢拆毀。“瑪利亞皇後”傾覆時，4座主炮塔全部從艦體上脫落。蘇聯人把它們撈起後編成第30岸炮連。第二次世界大戰塞瓦斯托波爾保衛戰期間，第30連表現格外出色。