Роды были тяжелыми. Пришлось применить хлороформ и для извлечения плода использовать щипцы. Елизавета Федоровна вспоминала, что малышка оказалась огромной, но Государыня была отважна и терпелива.
Великая княжна Ольга Николаевна появилась на свет в 9 часов вечера. Измотанный ожиданием и состраданием жене Государь с радостью услышал через закрытую дверь плач своего первого ребенка. Его счастью не было предела, он записал в своем дневнике: «В 9 часов ровно услышали детский писк и все мы вздохнули свободно! Богом нам посланную дочку при молитве мы назвали Ольгой! Когда все волнения прошли, и ужасы кончились, началось просто блаженное состояние при сознании о случившемся! Слава Богу, Аликс перенесла рождение хорошо и чувствовала себя вечером бодрою».
Имя будущему ребенку родители выбирали заранее, было решено, что если родится мальчик, то назовут его Павлом, если девочка – Ольгой. В выборе имен принимала участие будущая бабушка – императрица Мария Федоровна, она имена одобрила.
По одной из легенд: акушерка, увидев густые и темные волосы на головке новорожденной цесаревны, сказала, что девочку ждет счастливая судьба. Ольга Николаевна родилась абсолютно здоровой, весила она 4,5 килограмма и была ростом 55 сантиметров. Счастью молодых родителей не было предела. Император, обычно сдержанно выражавший чувства в своем дневнике, искренне радовался отцовству. 4 ноября – на следующий день после рождения дочери – он записал в дневнике: «Сегодня я присутствовал при ванне нашей дочки. Она – большой ребенок, 10 фунтов весом и 55 сантиметров длины. Почти не верится, что это наше дитя. Боже, что за счастье! Аликс весь день пролежала… она себя чувствовала хорошо, маленькая душка тоже».
Император не мог налюбоваться дорогой малышкой. 6 ноября он снова пишет о ней в дневнике: «Утром любовался нашей прелестной дочкой; она кажется вовсе не новорожденной, потому что такой большой ребенок с покрытой волосами головой».
Новость о рождении дочери в Царской семье мгновенно разнеслась по всему миру. Нужно сказать, несмотря на то, что цесаревна Ольга Николаевна родилась немногим менее чем через год после бракосочетания ее Августейших родителей, по непонятной причине в Европе муссировались слухи, что императрица Александра Федоровна бесплодна. Старшая сестра императрицы великая княгиня Елизавета Федоровна в письме бабушке – королеве Виктории – писала: «Вы знаете об ужасных слухах, которые неизвестно кто распускает, будто Аликс опасно больна и не может иметь детей и что нужны операции».
Одной из первых о появлении на свет правнучки узнала королева Великобритании Виктория, бабушка Александры Федоровны. Император лично сообщил ей радостную новость телеграммой: «Дорогая Аликс только что родила прекрасную огромную дочку, Ольгу. Мою радость не выразить словами. Мать и ребенок чувствуют себя хорошо». В ответ они получили от королевы поздравление.
Августейшие родители от души радовались рождению дочери, не обращая внимания на досужие рассуждения российской и западной прессы, высказывавшей разочарование, что появилась на свет девочка, а не наследник трона. Александра Федоровна о рождении дочери говорила: «Для нас вопрос о поле нашего ребенка не стоит. Наш ребенок – это просто дар Божий».
Доктор Отт и акушерка Гюнст были щедро награждены: врач был «всемилостивейше пожалован в лейб-акушеры Двора Его Императорского Величества с оставлением в занимаемых должностях и званиях», ему вручили золотую табакерку, украшенную драгоценными камнями, и деньги – 10 тысяч рублей; акушерка получила 3 тысячи рублей.
Вместе с Августейшими родителями радовалась вся Россия. О появлении на свет цесаревны сообщили пушечными залпами в столице – 101 выстрел, так по традиции сообщали о рождении в Царской семье девочек. Люди выбежали на улицы и громко считали количество залпов. Повсюду в публичных местах исполнялся гимн России. В храмах служили благодарственные молебны в честь благополучного разрешения царицы от бремени. В честь рождения дочери император объявил амнистию заключенным, осужденным по политическим статьям и религиозным, были уменьшены сроки уголовным преступникам. 5 ноября в Санкт-Петербурге был объявлен царский манифест по случаю рождения великой княжны Ольги Николаевны: «Поскольку мы считаем это прибавление Императорского дома знаком благословения, который дарован нашему дому и Империи, мы уведомляем об этом радостном событии всех наших верноподданных. Вознесем же наши общие горячие молитвы к Всевышнему, чтобы вновь родившаяся княжна росла в счастье и благополучии».