В ней, как в нескольких поколениях русских женщин, некогда шедших в Сибирь по Владимирке за своими опозоренными и униженными мужьями и сыновьями, пробудились самые прекрасные христианские черты: милосердие, сострадание, терпение. Она, раньше капризная и избалованная, переменилась. Как и сотни других жен и матерей, Ольга часами простаивала с передачами в очередях у тюрьмы. Она отважно и даже бешено защищала своих близких, в ней и раньше, — как писала в мемуарах Мария Павловна, — «под внешней светской беспечностью всегда бродило нечто необузданное, стихийное».
Палей дважды удалось прорваться к самому Моисею Урицкому — главному палачу Петрограда. Он не предъявлял великому князю никаких обвинений, кроме того, что все Романовы, как «враги народа», понесут расплату за все триста лет его угнетения. Впрочем, Урицкий обещал, что дальше Сибири Павла Александровича не пошлют. Видно, что даже ему прямо отказать напористой Ольге Валерьяновне было трудно. А может быть, большевики еще не знали, что делать с членами свергнутой династии — «красный террор» только-только начинался, сам Урицкий был убит в сентябре.
Первым в неизвестном направлении увезли с Гороховой ее сына Владимира. Чуть позже он погиб на дне заброшенной шахты в Алапаевске, куда его вместе с великой княгиней Елизаветой Федоровной и другими членами семьи Романовых толкнули палачи. Следствие показало, что, сбрасывая свои жертвы живыми, палачи бросали вниз бревна, камни и гранаты.
И, несмотря на это, некоторые из Романовых прожили в шахте еще несколько дней. Но о страшной смерти любимого сына — доброго, умного, талантливого, Палей узнала только за границей. По отзывам многих людей, Владимир Палей был человеком исключительных способностей — поэт и художник (его сводная сестра Мария Павловна вообще считала, что это был гений, не успевший расцвести).
Но еще до известия о гибели сына Ольга 30 января 1919 года из городской газеты узнала, что Павла Александровича расстреляли вместе с другими тремя великим князьями.
Вначале его, тяжело больного человека, перевели в тюремную больницу. Там Палей видела мужа в последний раз. А затем Павла перевезли в Петропавловскую крепость и расстреляли у ямы. Затем яму завалили дровами и так сожгли трупы казненных. Палей заказала панихиду по мужу (о чем было даже помещено объявление в газете) и потом бежала в Финляндию, куда она накануне отправила дочерей.