Летом 1916 года новый командующий Черноморским флотом вице-адмирал А. В. Колчак сделал «Императрицу Марию» своим флагманом. 7/20 октября 1916 года на корабле произошёл взрыв порохового погреба, корабль затонул. 229 человек погибли, 85 были тяжело ранены. Комиссии по расследованию событий не смогла установить точную причину взрыва. Колчак сам руководил работами по локализации пожара, но спасти корабль не удалось.
Подошедшие пожарные баркасы подали шланги на палубу, люди отчаянно пытались подавить бушевавшее пламя. Шлюпки и катера подбирали сброшенных на воду людей, принимали раненых и обожженных. Уже спустя 15 минут после начала пожара на корабль прибыл командующий флотом вице-адмирал А. В. Колчак, который, как он докладывал императору, стремился прежде всего «ограничить распространение взрывов, последствия которых могли бы принести большой вред на рейде и в городе». По его распоряжению отвели на безопасное расстояние «Императрицу Екатерину Великую», на палубу которой начали падать горящие полузаряды пороха. Но не помогло ни непрерывное заливание пожара водой, ни разворот корабля лагом к ветру, ни попытки подтянуть его к берегу кормой.
Взрывы (а их было от 14 до 25) сотрясали корабль. В 7 ч. 2 мин последовал новый сильнейший взрыв, после которого носовая часть начала принимать воду уже и через орудийные порты. Через 6–7 минут линкор, дрогнув от последнего взрыва, по палубу сел в воду носом. В 7 ч. 12 мин форштевень корабля (глубина под килем составляла всего от 8 до 12 м.) уткнулся в грунт. И только тогда, в 7 ч. 16 мин, уже наполовину погрузившись, «Императрица Мария» стала валиться на правый борт и, продержавшись на поверхности килем вверх еще около 4 мин, затонула. Затянутый водоворотом, погиб оказавшийся в опасной зоне паровой катер.
Прибывшую из Петрограда комиссию Морского министерства возглавлял член Адмиралтейств-совета адмирал Н. М. Яковлев. Членом комиссии и главным экспертом по кораблестроению был генерал для особых поручений при морском министре флота генерал-лейтенант, действительный член Академии наук А. Н. Крылов. Он и стал автором заключения, единогласно одобренного комиссией.
Из трех возможных версий пожара две первые — самовозгорание пороха и небрежность личного состава в обращении с огнем или пороховыми зарядами — комиссия в принципе не исключала. Что касается третьей, то, даже установив ряд нарушений в правилах доступа к погребам и недостаток контроля за прибывавшими на корабль рабочими (их по давней воинской традиции пересчитывали по головам, не проверяя документов), комиссия признала возможность диверсии маловероятной.
В своих показаниях в январе 1920 года в Иркутске Колчак заявил, что, «насколько следствие могло выяснить, насколько это было ясно из всей обстановки, я считал, что злого умысла здесь не было. Подобных взрывов произошел целый ряд и за границей во время войны — в Италии, Германии, Англии. Я приписывал это тем совершенно непредусмотренным процессам в массах новых порохов, которые заготовлялись во время войны. В мирное время эти пороха изготовлялись не в таких количествах, поэтому была более тщательная выделка их на заводах. Во время войны, во время усиленной работы на заводах, когда вырабатывались громадные количества пороха, не было достаточного технического контроля, и в нем появлялись процессы саморазложения, которые могли вызвать взрыв. Другой причиной могла явиться какая-нибудь неосторожность, которой, впрочем, не предполагаю. Во всяком случае, никаких данных, что это был злой умысел, не было».
Комиссия, сопоставив показания командира, офицеров и нижних чинов об обстоятельствах гибели линейного корабля «Императрица Мария», пришла к следующим заключениям:
«I. Последовательность событий, сопровождавших эту гибель, устанавливается показаниями как экипажа самого корабля, так и записью в вахтенных журналах других судов.
7 октября, приблизительно через четверть часа после утренней побудки, нижние чины, находившиеся поблизости с первой носовой башней, услышали особое шипение и заметили вырывавшиеся из люков и вентиляторов около башни, а также из амбразур башни дым, а местами и пламя.
Одни из них побежали докладывать вахтенному начальнику о начавшемся под башнею пожаре, другие, по распоряжению фельдфебеля, раскатали пожарные шланги и, открыв пожарные краны, стали лить воду в подбашенное отделение. Пробили пожарную тревогу. Но через VA или 2 минуты после начала пожара внезапно произошел сильный взрыв в районе носовых крюйт-камер, содержащих 12-дюймовые заряды, причем столб пламени и дыма взметнуло на высоту до 150 сажен (300 м). Этим взрывом вырвало участок палуб позади первой башни, снесло переднюю трубу, носовую рубку и мачту. Множество нижних чинов, находившихся в носовой части корабля, было убито, обожжено и сброшено за борт силою газов. Паровая магистраль вспомогательных механизмов была перебита, электрическое освещение потухло, пожарные насосы прекратили работу.
В районе позади носовой башни образовался как бы провал, из которого било пламя и сильный дым, прекратившие сообщение с носовою частью корабля. Взрыв этот отмечен в записях вахтенных журналов других судов и произошел в 6 ч. 20 м. утра».
По записи в журнале линкора «Евстафий» дальнейшее развитие пожара на линкоре «Императрица Мария» представляется так:
«6 ч. 20 м. — На линкоре «Императрица Мария» большой взрыв под носовой башней.
6 ч. 25 м. — Последовал второй взрыв, малый. 6 ч. 27 м. — Последовали два малых взрыва. 6 ч. 30 м. — Линкор «Императрица Екатерина» на буксире портовых катеров отошел от «Марии». 6 ч. 32 м. — Три последовательных взрыва. 6 ч. 34 м. — Три последовательных взрыва.
6 ч. 35 м. — Последовал один взрыв. Спустили гребные суда и послали к «Марии». 6 ч. 37 м. — Два последовательных взрыва. 6 ч. 40 м. — Один взрыв. 6 ч. 45 м. — Два малых взрыва. 6 ч. 47 м. — Три последовательных взрыва. 6 ч. 49 м. — Один взрыв. 6 ч. 51 м. — Один взрыв. 6 ч. 54 м. — Один взрыв. 7 ч. 00 м. — Один взрыв. Портовые катера начали тушить пожар.
7 ч. 01 м. — Один взрыв. «Императрица Мария» начала погружаться носом. 7 ч. 08 м. — Один взрыв. Форштевень ушел в воду. 7 ч. 12 м. — Нос «Марии» сел на дно. 7 ч. 16 м. — «Мария» начала крениться и легла на правый борт».
На линкоре «Императрица Екатерина» записано:
«6 ч. 19 м. — На линкоре «Императрица Мария» пробили пожарную тревогу. 6 ч. 20 м. — На линкоре «Императрица Мария» сильный взрыв в носовой части корабля. Команда начала бросать койки и бросаться в воду».
Тем временем на гибнущем линкоре сделано распоряжение и приведено в исполнение о затоплении погребов 2-й, 3-й и 4-й башен; приняты шланги с подошедших портовых баркасов, и струи воды направлены в место главного пожара, подан буксир на портовый пароход, и корабль повернут лагом к ветру, затушены небольшие пожары, возникшие в разных местах на верхней палубе от падавших горящих лент пороха, выбрасывавшихся отдельными взрывами из места главного пожара. Около 7 часов утра пожар стал как бы стихать, корабль не имел ни заметного дифферента на нос, ни крена, и казалось, что он будет спасен, но в 7 ч. 02 м. раздался взрыв значительно более сильный, нежели предыдущие; после этого взрыва корабль стал быстро садиться носом и крениться на правый борт.
Носовые пушечные порты, а затем носовая часть верхней палубы ушли под воду, корабль, утратив остойчивость, стал медленно опрокидываться и, перевернувшись вверх килем, затонул на глубине 10 сажен (18 м) в носу, 8 сажен (14,5 м) в корме, причем носовая его оконечность ушла в ил на 25 футов (7,6 м), кормовая — на 3–4 фуга (0,9–1,2 м), и корабль лежит на дне, с небольшим креном в указанном положении.
Из экипажа корабля погибли: инженер-механик, мичман Игнатьев, два кондуктора и 225 нижних чинов; кроме того, было спасено 85 ранеными и обожженными. Остальные офицеры и нижние чины были спасены портовыми катерами и шлюпками с других судов флота.
