参见：路易十六的出逃和八月十日事件
路易十六被处死
1791年6月20日他化装成平民，全家一同乘马车出逃。结果被发现后押送回巴黎，扣押在杜伊勒里宫，從此法國公民（無套褲漢）開始敵視他。同年9月他批准宪法，自称“法兰西人的国王”。1792年4月法國对奥地利的哈布斯堡君主國宣战，8月10日巴黎眾人革命后他被捕，同年9月君主制被废除。
1793年1月16日－17日被国民公会判处死刑，1月21日被送上断頭臺。在處決的示眾遊行中，國王的神情保持著莊嚴，似已接受自己的命運。據大仲馬記載，當抵達斷頭台時，路易十六自己更換了衣服，隨即遭到綑綁後走上斷頭台。現場觀眾超越了兩萬人，卻沈默得沒有半點聲音。處刑前，他高聲向群眾發表了一個簡短的演說，表達他是為了莫須有的罪名而赴死，但被革命分子擊鼓壓過了他的聲音。他向附近的人說道自己將會原諒處死他的人，並向神祈求自己的鮮血不會二次落下法蘭西的土地。（指同樣的慘劇不會二次發生）語畢後，路易十六隨即被處決。他的友人，劊子手桑松，向群眾宣布了國王勇敢地走向了命運的盡頭，而群眾高聲歡呼。
路易十六之子一直被關押在圣殿塔，保皇派宣布父死子继，稱其為國王路易十七，然而年幼的他疾病纏身；路易十七在1795年6月8日夭折，得年十歲，經驗屍判定死因為結核病，葬在聖瑪格麗特公墓（英语：Cimetière Sainte-Marguerite）。路易十七死後，路易十六流亡國外的弟弟普羅旺斯伯爵路易·斯塔尼斯拉斯·格扎維埃宣布繼位，即後來的國王路易十八。