Dokter Hirsch, de toenmalige arts van de keizerin, stierf. In 1908 werd Eugene op verzoek van keizerin Aleksandra Fyodorovna lijfarts en op 13 april van hetzelfde jaar lijfarts van tsaar Nicolaas II van Rusland. Op deze datum verbond hij, net als zijn vader, zijn lot aan dat van de keizerlijke familie, hij zou het zelfs in de dood volgen.
De uitstekende gezondheidstoestand van tsaar Nicolaas II, een man van zijn generatie, baarde dokter Botkin geen zorgen. Wat de jonge groothertoginnen betreft, zij waren leden vaak aan kinderziekten. Aan de andere kant was de gezondheid van keizerin Alexandera en tsarevitsj Aleksej zwak.
Op zesjarige leeftijd had de keizerin difterie opgelopen, waaraan haar jongste zus en haar moeder, prinses Alice van het Verenigd Koninkrijk, stierven. Deze ziekte veroorzaakte niet alleen een diep schuldgevoel bij de kleine prinses, maar had ook nawerkingen, zoals toen ze in de veertig was, reumatiek zorgde ervoor dat de tsarina leed, ze had last van pijn en zwelling in haar benen. De tsarina had ook last van hevige hartkloppingen en hartritmestoornissen. Haar kwetsbare gestel ondersteunde nauwelijks vijf zwangerschappen in tien jaar.
Psychologisch werd de jonge prinses van Hessen kwetsbaar, al schuldig aan de dood van haar moeder en haar zus, haar ‘onvermogen’ om een zoon te baren, waarna de ziekte van de Tsarevitsj deze kwetsbaarheid alleen maar accentueerde. De tsarina zocht haar toevlucht in een mystiek die dicht bij bijgeloof stond en beschermde zichzelf door steeds autoritairdere politieke overtuigingen te verharden.
De grootste zorg van dokter Botkin was echter de gezondheid van de in 1904 geboren Tsarevitsj. De jonge Alexsej werd geboren met hemofilie, een erfelijke ziekte die door vrouwen wordt overgedragen, en zou eraan kunnen overlijden. De levensverwachting van de troonopvolger bedroeg niet meer dan twintig jaar. Het leven van de jonge Tsarevitsj kwam herhaaldelijk in gevaar en de dokter bracht hele dagen en nachten door met de zieke jongeman. Hij zorgde voor hem, maar bood hem ook zijn genegenheid en tederheid aan. Geraakt door de delicate attenties van de dokter, schreef de kleine tsarevitsj hem deze tedere zin:
“Ik hou van je met mijn hart”
Helaas was de medische kennis van die tijd over hemofilie zeer beperkt; de recente ontdekking van aspirine gaf dit nieuwe pijnmedicijn de reputatie een wondermiddel te zijn en artsen schreven het aan hun patiënten voor; Het was toen nog niet bekend dat aspirine een krachtig antistollingsmiddel was. In het geval van hemofilie waren de resultaten duidelijk rampzalig.
De relatie tussen dokter Botkin en leden van de keizerlijke familie was niet altijd gemakkelijk, aangezien hij weigerde vriendschap te sluiten met Rasputin. In de herfst van 1912 raakte de jonge Tsarevitsj tijdens een verblijf in het jachthuis Spala in Polen gewond. De ziekte verergerde snel en bedreigde het leven van de jonge Alexej. Dokter Botkin, professor SP Fedorov en de keizerlijke familiechirurg VN Deverenko bleven machteloos tegenover de progressie van de ziekte en de tsarevitsj had heel veel pijn. Rasputin, verbannen naar Tobolsk, genas het kind, ondanks het wantrouwen van de doktoren.
De relaties van de dokter met de tsaar en zijn familieleden maakten hem tot een zeer invloedrijke figuur aan het keizerlijke hof.
Eugene Botkin hield zich verre van de politiek, terwijl hij een fervent patriot was. Zoals veel Russen voelde hij de storm aankomen. De sterke vijandigheid jegens de tsaar en leden van de Romanov- familie die werd gehandhaafd door revolutionairen uit verschillende sociale lagen verzwakte Rusland, wat, zo meende hij, gunstig was voor de tegenstanders van het Russische rijk.
Dokter Botkin was getuige van de moord op Stolypin op 1 september 1911 tijdens een optreden in de Opera van Kiev, in aanwezigheid van de keizerlijke familie, wat een diepgaande invloed op hem had.
De toewijding van Eugene Botkin aan de keizerlijke familie, zijn lange uren aan het keizerlijke hof en zijn nachten met zijn studenten aan de Medische Academie waren echter zodanig dat dit de scheiding van de dokter en zijn vrouw Olga veroorzaakte. Ze begon een affaire met de Duitse leraar van de kinderen en haar man vroeg een echtscheiding aan en kreeg deze ook. Hij had ook de voogdij over zijn drie jongste kinderen . Tijdens de driehonderdste verjaardag van de Romanov-regering in 1913 dronk Groothertogin Tatiana een glas sinaasappelade gemaakt met water dat besmet was met besmettelijke ziektekiemen. Ze kreeg tyfus en dokter Eugene Botkin bleef aan het bed van het jonge meisje en werd ook getroffen door buiktyfus. Hij bleef enkele weken bedlegerig en ernstig ziek.