Присутствуя в сильный мороз 6 января 1725 г. на церемонии Крещения, он простудился ещё больше и 16 января сделался безнадёжным. 16 января наступило ухудшение, появился «сильный озноб», царь слёг в постель. По выражению историка Е.Ф. Шмурло, «смерть простучала в царские двери».
Лечивший императора лейб-медик Блюментрост обратился за советом к знаменитым в то время европейским врачам Герману Бургааву в Лейдене и Эрнсту Шталю в Берлине; кроме того, собрал на консилиум всех врачей, находившихся в Петербурге. Но ничто не помогало. Наступила острая задержка мочи. Приступ следовал за приступом. Пётр I испытывал страшные мучения. Однако некоторые врачи не теряли надежды на спасение и пытались вселить её в окружающих. Так, практиковавший в Петербурге итальянский врач Аццарити уверял придворных, что болезнь вполне излечима и царь в скором времени вновь займётся государственными делами. Действительно, ночь с 20 на 21 января прошла спокойно, лихорадка прошла, и «очищения стали более правильные».
К 22 января лихорадка отступила, однако больного беспокоили общая телесная слабость, резкая головная боль. 23 января состоялась «операция» (возможно, пункция или высокое сечение мочевого пузыря), в результате которой было извлечено около двух фунтов гнойной мочи. Боль во время приступов в эти дни была столь сильна, что крики императора слышались не только во дворце, но и по всей округе. «Приступы», о которых упоминали современники, наиболее вероятно, являлись эпизодами острого нарушения мочеиспускания вследствие стриктуры (сужения) уретры. Блюментрост и Бидлоо не отходили от постели больного.
25 января при катетеризации мочевого пузыря было извлечено около литра гнойной, зловонной мочи. Измученный болезненной процедурой, император ненадолго заснул, но вскоре с ним «сделался обморок». На следующий день начался новый приступ лихорадки, сопровождавшийся судорогами, во время которых больной терял сознание. 26 января, приободрившись, Пётр I попросил есть, но во время приёма пищи у него неожиданно возник судорожный приступ, он потерял сознание на два с лишним часа, после чего император утратил способность говорить и владеть правыми конечностями.
Скончался император 28 января 1725 г. после ужасных мучений.
Хронология предсмертных страданий Петра I приведена в «Истории Петра» А.С. Пушкина:
«16-го января Пётр начал чувствовать предсмертные муки. Он кричал от рези.
22-го исповедовался и причастился. Все петербургские врачи собрались у государя. Они молчали; но все видели отчаянное состояние Петра. Он уже не имел силы кричать и только стонал, испуская мочу.
26-го к вечеру ему стало хуже. Его миропомазали.
27-го присутствующие начали с ним прощаться. Он приветствовал всех тихим взором. Потом произнёс с усилием: „после“… Все вышли, повинуясь в последний раз его воле. Он уже не сказал ничего. 15 часов мучился он, стонал, беспрерывно дёргая правую свою руку, левая была уже в параличе. Пётр перестал стонать, дыхание остановилось — в 6 часов утра 28 января Пётр умер на руках Екатерины.
2 февраля труп государя вскрыли и бальзамировали. Сняли с него гипсовую маску».
При вскрытии нашли «затвердение в шейке мочевого пузыря и антонов огонь» (воспаление). Н. Куприянов считает, что, вероятнее всего, смерть последовала от воспаления мочевого пузыря, перешедшего в гангрену, и от задержки урины (мочи).
В. Рихтер посвятил отдельную главу своего капитального труда по истории медицины России врачебным замечаниям о последней болезни и кончине Петра Великого. Он писал: «Многие иностранные врачи почитают ложно каменную болезнь причиной кончины его, последовавшей 28 января 1725 г. Рассечение (вскрытие. —