Единственную отраду в жизни доктор находил в служении царской семье. Он настолько проникся чувством преданности императорской чете, что писал в одном из писем: «Своей добротой Они сделали меня рабом своим до конца дней моих».

Говоря, что любит Их Высочеств не меньше, чем своих детей, Е.С. Боткин доказывал это на деле. Когда весной 1917 г. его дочь Татьяна была больна ревматизмом и лежала в постели, он почти не бывал дома, проводя дни и ночи у больных детей царя, заразившихся корью от маленького кадета, приезжавшего из Петрограда в гости к цесаревичу. Покидая Тобольск в апреле 1918 г. вместе с членами царской семьи, он оставлял в полной неизвестности своих детей — Татьяну и Глеба, которых он, кстати говоря, так никогда больше и не увидел, и на вопрос императрицы «А как же ваши дети?» отвечал, что на первом месте для него всегда стоят интересы Их Величеств.

Когда после отречения Николая II от престола он и его семья были арестованы и заключены под домашний арест в Александровском дворце Царского Села, а многочисленная челядь разбежалась, то из всего штата придворных врачей остались только двое: Е.С. Боткин и В.Н. Деревенко.

Можно сказать, что Боткин не мыслил себе жизни без царской семьи. На вопрос императрицы, «согласен ли он, в случае отъезда Их Величеств за границу, ехать тоже, он ответил утвердительно».

Находясь вместе с членами царской семьи под арестом, Боткин был временно выпущен из дворца в связи с тяжёлой болезнью его невестки. Когда опасность для жизни молодой женщины миновала, он, предварительно справившись, желают ли Их Величества его возвращения, и получив утвердительный ответ, обратился с просьбой к коменданту дворца полковнику Кобылинскому получить разрешение на это от Керенского. Известно, что Керенский лично принимал Е.С. Боткина в Петрограде в конце июля 1917 г. Доктор вернулся во дворец 30 июля, а в ночь на 1 августа всю царскую семью и их ближайшее окружение отправили в Тобольск.

Совместное пребывание в столь необычных — экстремальных, сказали бы мы теперь — условиях ещё более сблизило Е.С. Боткина с членами царской семьи. Доктор занимался с наследником русским чтением. Как пишет Т. Мельник, «они оба увлекались лирикой Лермонтова, которого Алексей Николаевич учил наизусть, кроме того, он писал переложения по картинам, и мой отец наслаждался этими занятиями». Великим княжнам Боткин преподавал биологию.

Находясь с царской семьёй в Тобольске и Екатеринбурге, доктор неоднократно ходатайствовал перед Временным правительством и местными властями о смягчении режима и улучшении условий содержания арестованных.

В архиве сохранился ответ Временного правительства на просьбу Е.С. Боткина разрешить бывшему царю и его семье посещать церковь, а также совершать загородные прогулки: «Евгений Сергеевич. По поручению министра-председателя сообщаю Вам, что изложенная в письме Вашем от 26 августа просьба о разрешении бывшему царю и его семье прогулок за городом и посещении церковных служб министром-председателем удовлетворена. Начальник канцелярии министра-председателя В. Сомов».

В Тобольске Е.С. Боткин жил отдельно от царской семьи, что позволяло ему, помимо выполнения своих основных обязанностей, заниматься также и медицинской практикой: он принимал солдат охраны, а также местных жителей. В письме к своему младшему брату Александру он писал: «…первые же счастливые случаи, в которых Бог помог мне оказаться полезным, вызвали такое доверие ко мне, что число желающих получить мой совет росло с каждым днём вплоть до внезапного и неожиданного моего отъезда. Обращались всё больше хронические больные, уже лечившиеся и перелечившиеся, иногда, конечно, и совсем безнадёжные. Это давало мне возможность вести им запись, и время моё было расписано за неделю и за две вперёд по часам, так как больше шести-семи, в экстренных случаях восьми больных в день я не в состоянии был навестить… К кому только меня не звали, кроме больных по моей специальности?! К сумасшедшим, просили лечить от запоя, возили в тюрьму пользовать клептомана (пригодились-таки знания, полученные в заграничных командировках! — Б.Н.). Я никому не отказывал, если только просившие не хотели принять в соображение, что та или другая болезнь совершенно выходит за пределы моих знаний… Они постоянно пытались платить, но так как я, следуя нашему старому кодексу, разумеется, никогда с них ничего не брал, то, пока я был занят в избе с больным, они спешили заплатить моему извозчику».

В Екатеринбурге Е.С. Боткин был помещён вместе с царской семьёй в Ипатьевском доме. По свидетельству одного из очевидцев, незадолго до трагической ночи Боткина вызвали в «революционный штаб» и предложили: «…Слушайте, доктор, революционный штаб решил вас выпустить на свободу. Вы врач и желаете помочь страдающим людям. Для этого у вас достаточно возможностей… Мы вам дадим даже рекомендации, так что никто не сможет иметь что-нибудь против вас… Поймите нас, пожалуйста, правильно. Будущее Романовых выглядит несколько мрачно».

На это Е.С. Боткин ответил: «Мне кажется, я вас правильно понял, господа. Но, видите ли, я дал царю моё честное слово оставаться при нём до тех пор, пока он жив. Для человека моего положения невозможно не сдержать такого слова. Я также не могу оставить наследника одного. Как я могу это совместить с моей совестью?.. Там, в том доме, цветут великие души России, которые облиты грязью политиков. Я благодарю вас, господа, но я остаюсь с царём!»

На долю Е.С. Боткина выпало и последнее испытание: именно ему было приказано разбудить царскую семью в ночь на 17 июля 1918 г.

В подвале Ипатьевского дома были расстреляны император Николай II, его жена, пятеро их детей, доктор Е.С. Боткин, слуги Трупп, Харитонов и Демидова. Как сообщают Ю. Буранов и В. Хрусталёв, «Алексей, три его сестры, фрейлина и Боткин были ещё живы. Их пришлось пристреливать».

Раздетые тела расстрелянных забросили в грузовик, вывезли за город, где, облив серной кислотой и обезобразив до неузнаваемости их лица, сожгли, а затем закопали. Позже на месте предполагаемого захоронения, на руднике в урочище Четырёх Братьев, были найдены вещи расстрелянных. По данным Н.А. Соколова, среди них находились два стекла от пенсне, искусственная челюсть, обгорелая маленькая щёточка для усов и бороды, запонка от воротничка и держатель для галстука, которые, по показаниям свидетелей, могли принадлежать Е.С. Боткину.

Вот и всё, что осталось от последнего лейб-медика последнего российского императора.

Харьковский профессор Ф.Л. Герман писал в 1895 г. в работе «Как лечились московские цари…»: «Кровью было запечатлено появление первого лейб-медика в Москве, кровью же последнего лейб-медика было ознаменовано окончание московской Руси старого склада». Уважаемый профессор, конечно же, не мог предвидеть, что эти страшные события повторятся и в новейшей истории России и кровью последнего русского лейб-медика будет окроплено окончание трёхсотлетнего царствования династии Романовых.

Количество лейб-медиков при царском дворе никогда не было постоянным — оно то уменьшалось, то увеличивалось. Например, в 1895 г. насчитывалось 23 придворных медика, в 1897 г. — 25, а к 1910 г. их число возросло до 42: 5 лейб-медиков, 23 почётных лейб-медика, 3 лейб-хирурга, 7 почётных лейб-хирургов, лейб-акушер, лейб-окулист, лейб-педиатр и лейб-отиатр. В течение последующих четырёх лет в их составе произошли заметные изменения. После смерти лейб-медика М.М. Шершевского и лейб-хирурга Е.В. Павлова их места заняли бывший почётный лейб-медик, главный санитарный инспектор флота А.Ю. Зуев и бывший почётный лейб-хирург, профессор Императорской Медико-хирургической академии (ИВМА) С.П. Фёдоров. За это же время умерли почётные лейб-медики, главный доктор Николаевского морского госпиталя в Кронштадте В.И. Исаев и профессор ИВМА, действительный член Императорской академии художеств, старший брат Е.С. Боткина С.С. Боткин. Тем не менее количество почётных лейб-медиков не только не уменьшилось, а даже несколько увеличилось за счёт того, что эти звания были пожалованы: начальнику ИВМА доктору медицины И.И. Макавееву, начальнику Петербургского окружного военно-санитарного управления доктору медицины А.Ю. Бушу, старшему врачу Царскосельского местного лазарета, доктору медицины В.А. Бритневу, врачу двора Их Императорских Высочеств принца Александра Петровича и супруги его принцессы Евгении Максимилиановны Ольденбургских В.И. Давыдову, совещательному члену Военно-санитарного учёного комитета, доктору медицины Б.М. Шапирову, старшему врачу Ливадско-Массандровского удельного управления В.Я. Пантюхину, старшему врачу при Царскосельском госпитале доктору медицины М.Н. Шрейдеру, врачу при дворе Великого князя Петра Николаевича С.М. Варавке (позже он был переведён на должность дежурного врача при Дирекции императорских театров в Петрограде).