Julkinen levottomuus Venäjän ja Japanin välisen sodan johdosta vuosina 1904-1905 ja poliittisten uudistusten vaatimukset lisääntyivät 1900-luvun alkuvuosina. Vuonna 1905 vallankumoukselliset ampuivat talvipalatsin Pietarin ja Paavalin linnoituksesta. Olgaa ja leski-imperiattaria huuhtoutui lasinpaaluja rikkoutuneesta ikkunasta, mutta he jäivät vahingoittumattomina. Kolme viikkoa myöhemmin, "Verisessä sunnuntaissa"
(), kasakkien joukot tappoivat ainakin 92 ihmistä mielenosoituksessa, ja kuukautta myöhemmin Olgan setä, Venäjän suurherttua Sergei Alexandrovich, murhattiin. Koko maassa puhkesi kansannousuja, ja osa laivastosta kapinoi. Olga tuki liberaalin Pjotr Stolypinin nimittämistä pääministeriksi, ja hän ryhtyi asteittain uudistamaan järjestelmää, mutta vuonna 1911 hänet murhattiin. Julkinen levottomuus, Miikaelin karkaaminen ja Olgan tekovaavio asettivat hänet paineisiin, ja vuonna 1912 hän kärsi hermoromahduksesta käydessään äitinsä kanssa Englannissa. Myös tsaarina Aleksandra oli väsynyt ja huolissaan verenvuotoon sairastuneen poikansa Alexein huonosta terveydestä. Olga edusti tsaarinaa julkisissa tapahtumissa ja seurasi veljeään sisämaan kiertueelle, kun taas tsaarina pysyi kotona.