Заменив Лафайета на посту командующего северной армией, Дюмурье предпринял первые дипломатические шаги в переговорах с Пруссией в надежде разрушить Австрийский альянс. Судьба короля и его семьи зависела от переговоров, которые начались 21 сентября. 23 сентября в части генерала Келлермана Дюмурье принял пруссака Манпггейна, который уведомил его, что король Пруссии готов подписать мир лишь в случае, если во Франции вновь установится монархия. Было решено объявить перемирие, хотя Дюмурье не имел никакого желания уступать Пруссии. Его помощник встретился с самим Брунсвиком. Генералиссимус заявил, что очень обеспокоен судьбой короля и его семьи, и пообещал реставрацию монархии или хотя бы нормальное положение для королевской семьи, чего достаточно, чтобы положить конец войне между Францией и Пруссией. Конвент ничего и слышать не желал о реставрации монархии, так что война продолжалась. Людовик XVI оставался заложником, однако вопроса о переговорах с врагом по поводу его освобождения больше не возникало.

Король и его семья отныне считались политическими преступниками, их вина с каждым днем становилась все тяжелее. 29 сентября им передали решение о переводе короля в тюремную башню. На следующий день Марии-Антуанетте не разрешили ужинать с мужем. После долгих просьб королева получила разрешение находиться вместе со своей семьей, по крайней мере, на время обеда. Через три недели уже всех узников перевели в тюремную башню. Новые апартаменты состояли из двух этажей, первый и второй в общей сложности по четыре комнаты, меблированные довольно просто. Обои в гостиной навевали мысли о тюрьме. Окна забраны толстыми решетками, тяжелые занавеси совсем не пропускали воздух. Несмотря на печное отопление, там было холодно, и король заболел. Королева и Елизавета ухаживали за ним вместе с Клери, пока тот тоже не свалился. Женщинам добавилось работы.

Новый муниципалитет, избранный 2 декабря, ужесточил содержание заключенных. У них отобрали ножи, ножницы и все режущие предметы. Несмотря на строгий контроль и притеснения властей, королевская семья получала известия, которые их вовсе не радовали (эвакуация союзных войск из Лонги и Вердена, оккупация Майнца и Франкфурта французскими войсками). А вот о том, что Конвент готовил процесс над Людовиком XVI, они не знали. В то время, как депутаты обсуждали правомочность этого процесса, Ролан, министр внутренних дел, заявил, что он неизбежен. Во дворце Тюильри, в апартаментах короля, он нашел тайник с компрометирующими документами, в частности письма Мирабо. Документы доказывали, что Людовик XVI предпринимал подрыв революционной политики. Они доказали отношения короля с эмигрантами и тайные переговоры с Австрией. Итак, положение короля, мягко выражаясь, ухудшилось. 3 декабря Конвент принял решение вызвать Людовика XVI на заседание. Была организована комиссия по расследованию «преступлений» Людовика, которые легли в основу обвинения. Таковы были новости, которые Клери передал своему хозяину. Ни король, ни королева не подозревали, что на процессе Конвентом будут поставлены политические и юридические вопросы. Они вообще ничего не знали о желаниях Конвента в том декабре 1792 года.

11 декабря с 5 часов утра послышался шум. Король, королева и Елизавета поняли, что процесс начался. Завтрак прошел в полной тишине под неусыпным надзором стражей. Людовик XVI и его близкие смогли переброситься лишь несколькими словами. Дофинчик с умилительным выражением лица попросил отца поиграть с ним. Король согласился, однако идиллия длилась недолго. За Людовиком пришли. Ребенка отвели к матери. Король должен был подчиняться мэру Парижа, который сопровождал его до Конвента. Марии-Антуанетте было объявлено лишь, что ее муж отправился на заседание Конвента. Вечером, несмотря на выраженный королем протест, ему запретили вернуться к жене и детям. Мария-Антуанетта ничего не знала из того, что происходило в Собрании. Все следующие дни короля по-прежнему запирали в его комнате, не давая возможности перемолвиться словом с близкими. Клери отчаянно пытался узнать хоть что-нибудь. Правдами и неправдами ему удалось передать несколько записок. 14 декабря Мария-Антуанетта узнала, что король встречался с Малезербом. Только и всего. С тех пор как короля заперли, у королевы часто случались нервные припадки, она часами плакала навзрыд, не имея возможности взять себя в руки. Клери удалось поговорить с королем и он изо всех сил старался убедить Марию-Антуанетту, что депутаты заинтересованы в депортации короля в какую-то нейтральную страну, например Испанию. 19 декабря Людовику XVI было разрешено встретиться с дочерью по случаю ее дня рождения. Принцессе исполнилось 14 лет. Первого января преданный Клери от имени короля пожелал всей семье счастливого Нового года…

Королеву парализовали страх и непроходящая тревога. Она знала, что 26 декабря короля допрашивал Конвент и суд был неминуем. Так получилось, что Людовик сообщил ей о наказании, которому он будет подвергнут. Королева ожидала этого, тем более, что вечером 20 января 1793 года ей было, наконец, разрешено встретиться с ним, мадам Елизаветой и ее детьми. Все бросились в объятия короля: несколько минут никто не мог произнести ни слова из-за непрекращающихся рыданий. Наконец, они успокоились и в течение двух часов разговаривали полушепотом. Тюремщики, следившие за ними через стеклянную дверь, ничего не могли услышать. В четверть одиннадцатого король встал. Людовик XVI и Мария-Антуанетта, каждый держал дофина за руку. Принцессы обняли их. Все плакали. «Уверяю вас, — сказал им король, — завтра в девять утра я снова увижу вас». «Вы обещаете?» — в один момент, не сговариваясь, спросили они все вместе. — «Да, я обещаю». — «Почему не в семь часов?» — спросила королева. «Ах, да! Ну, конечно, в семь часов, — ответил король. — Прощайте». Он обнял их всех и ушел в свою комнату. Рыдая, принцессы разошлись по своим комнатам. Дрожа от ужаса, Мария-Антуанетта легла спать, не раздеваясь. С шести утра она ждала, что за ней придут, чтобы отвести ее к королю. Но никто не пришел. Аббат, который был с королем в последние минуты его жизни, посоветовал ему не встречаться с семьей. Это было бы ужасно! Послушав своего исповедника, король позвал к себе Клери: «Скажите королеве, моим любимым детям и моей сестре, что я обещал встретиться с ними утром, но я хочу избежать страданий от этой ужасной разлуки; сколько же это стоит мне — уехать и не проститься с ними, не обнять их в последний раз. […] Я поручаю вам… попрощаться с ними от моего имени». Он отдал ему шейный платок для сына и обручальное кольцо — для жены. «Скажите ей, я оставляю ее с большой мукой в сердце», — добавил он. И срезал локон — Марии-Антуанетте. Клери удалось обмануть охрану и передать послание короля.

Людовика XVI увезли на эшафот. Закрылись ворота, и королева уже больше никогда не увидела своего мужа. В Тампле, как обычно, подали обед. Молодые принцессы и дофин не могли прикоснуться к еде, несмотря на просьбы матери. Они застыли в ожидании известий. Ворота открылись и прошелестели колеса, им сообщили, что короля казнили, ему отрубили голову. Королевскую семью охватило полное отчаяние. Но спустя несколько минут королева встала на колени перед сыном и благословила его наследовать престол как Людовик XVII.

После смерти короля Мария-Антуанетта, казалось, тоже ушла из жизни. Она отказывалась от пищи, не выходила на прогулку. Частые приступы измучили ее, ее невозможно было узнать. Тридцатисемилетняя королева превратилась вдруг в дряхлую больную женщину. Один из тюремщиков был тронут ее горем настолько, что постоянно убеждал ее выходить на прогулки. Так как для нее было невыносимо спускаться во двор и проходить мимо двери в покои Людовика XVI, то, когда был на посту, он выводил ее по галерее, ведущей на вершину башни. Туда приводили детей и золовку. Она сидела на стуле, отрешенно и безучастно.

Во время процесса над королем никто не задавался вопросом о королеве. Жирондисты, получив власть, казалось, хотели всеми силами избежать этого. После казни Людовика XVI о королевской семье вообще забыли. Однако в глазах многих номинально она оставалась главой Франции. Обмен ее, о котором говорили иностранные державы, казался в общем, не обязательным. Ни император, ни другие монархи, слишком занятые созданием коалиции против республики, не думали о будущем королевы и ее детей. Один лишь Ферзен пе переставал беспокоиться о ее жизни. 26 января прошел ложный слух об убийстве не только короля, но и всей его семьи. «О! Не оставляйте меня, пишет Ферзен сестре Софии. — Единственное мое счастье, та, ради которой я живу… Да, любимая моя Софи, я никогда не переставал любить ее, я дал бы ей сотню жизней… […] Никогда ее образ не исчезнет из моей памяти».