Казалось, что после введения конституции компромисс в обществе найден. Но взаимное ожесточение вело Францию к внешней и внутренней войне. Множество роялистов эмигрировало за границу, где принц Конде сформировал из них армию. Австрия и Пруссия готовились поддержать её самым решительным образом. Вооружённое столкновение с ними сделалось неизбежным. Опережая события, Законодательное собрание взяло инициативу в свои руки. 20 апреля 1792 года Людовик по требованию депутатов и против воли объявил войну «королю Чехии и Богемии» (так именовался император Франц II по своим наследственным владениям). Боевые действия начались неудачно. Враги наступали. Кроме того, повсюду обнаруживалась измена. В мае-июне собрание приняло революционные декреты о ссылке не присягнувших священников и об образовании под Парижем военного лагеря из 20 тысяч национальных гвардейцев. В эти дни народ стал подозревать короля и в особенности королеву в пособничестве оккупантам. Негодование сделалось особенно сильным и всеобщим после того, как герцог Брауншвейгский, стоявший во главе немецкой армии, опубликовал декларацию, в которой говорилось, что национальные гвардейцы, взятые с оружием в руках, будут наказываться как бунтовщики против своего короля. Он также грозил парижанам, что разрушит их город, если Тюильри вновь подвергнется нападению. Эта декларация сослужила очень дурную службу Людовику, которого с этих пор считали главным союзником пруссаков.
Сразу после её обнародования (28 июня) парижские революционеры стали готовить низложение короля. 3 августа мэр Парижа Петион явился в Законодательное собрание и от имени всех секций потребовал свержения Людовика. Депутаты не решились открыто пойти на такое нарушение конституции. Тогда революционеры стали действовать самостоятельно. Основной силой для свершения переворота стал Марсельский батальон национальной гвардии, прибывший в Париж 30 июля. В ночь на 10 августа мятежники ударили в набат. На рассвете королевская семья тайком бежала из Тюильри в залу Законодательного собрания. Около шести утра восставшие окружили дворец и попытались ворваться внутрь. Швейцарская гвардия открыла по ним жестокий огонь. Завязался кровопролитный бой. Наконец народ овладел дворцом и принялся ломать, разорять и жечь всё, что попадалось под руку. Видя, что победа осталась за народом, депутаты приняли чрезвычайное постановление о преобразовании высших органов власти и о временном отрешении короля. По их требованию королевскому семейству была отведена «квартира» в Тампле.
20 сентября Законодательное собрание самораспустилось, уступив место избранному на основании закона 10 августа Национальному Конвенту, имевшему неограниченные полномочия как законодательной, так и исполнительной власти. На втором заседании 21 сентября Конвент принял закон «об упразднении королевской власти во Франции». Особой комиссии было поручено рассмотреть бумаги короля, найденные в Тюильри, и его переписку с братом графом Прованским, находившимся в армии роялистов. 6 ноября комиссия доложила, что нашла достаточно улик для того, чтобы обвинить короля в измене и предать его суду (действительно, найдены были письма, из которых явствовало, что Людовик призывал чужеземные армии напасть на Францию). 7 ноября вопрос о суде был решён утвердительно. 3 декабря Конвент образовал специальную комиссию из 21 человека для подготовки обвинительного доклада. Он был представлен 10 декабря, обвинительный акт — 11-го. Людовик, приведённый в Конвент, должен был ответить на 33 вопроса, касавшихся его поведения во время главных событий революции. Он спокойно отрицал все возводимые на него обвинения, но его лаконичные ответы не могли удовлетворить даже тех, кто был к нему расположен. Было постановлено дать королю адвокатов, чтобы они построили более продуманную защиту. Людовик сам избрал троих, и в их числе ловкого де Сеза. 26 декабря тот в искусной речи опроверг многие из возводимых обвинений. После этого прения продолжались до 15 января 1793 года. В этот день перед депутатами были поставлены три вопроса. На первый из них: «Виновен ли Людовик Капет в заговоре против общественной свободы и в посягательстве на безопасность государства?» — Конвент почти единогласно ответил утвердительно. Затем был предложен второй вопрос: «Должен ли быть передан на утверждение народа приговор, произнесённый Конвентом над Людовиком Капетом?» Большинство депутатов ответило на него отрицательно. Вынесение приговора было отложено на два дня. 17 января в ответ на вопрос: «Какому наказанию должен быть подвергнут Людовик Капет» — 387 депутатов проголосовало за смертную казнь, а 334 — за тюремное заключение. Казнь была назначена на 21 января.