ในวันที่ 2 ตุลาคม ค.ศ. 1920 พระเจ้าอเล็กซานเดอร์ทรงถูกลิงทรงเลี้ยงกัดระหว่างทรงพระดำเนินในสวนพระราชวังตาโตย รอยกัดได้กลายเป็นแผลติดเชื้อ และได้ยกระดับเป็นภาวะพิษเหตุติดเชื้อ ในวันที่ 19 ตุลาคม พระองค์ทรงเริ่มมีพระสติคลั่ง ทรงร้องเรียกหาพระมารดาขณะที่ประทับอยู่บนพระแท่น แต่รัฐบาลกรีกปฏิเสธที่จะให้อดีตพระราชินีโซเฟียเสด็จกลับมายังกรีซ[85] ด้วยทรงเป็นห่วงพระโอรสและทรงทราบว่าพระอัยยิกาของพระโอรสเป็นเชื้อพระวงศ์เพียงพระองค์เดียวที่ยังคงเป็นที่ชื่นชอบของกลุ่มนิยมเวนิเซลอส อดีตพระราชินีโซเฟียทรงร้องขอให้สมเด็จพระพันปีหลวงโอลกาเสด็จไปยังเอเธนส์เพื่ออภิบาลพระเจ้าอเล็กซานเดอร์ หลังจากใช้เวลาหลายวันในการเจรจา สมเด็จพระพันปีหลวงทรงได้รับอนุญาตให้เสด็จกลับกรีซ แต่การเดินทางกลับล่าช้าเนื่องจากประสบกับพายุในทะเล พระนางโอลกาเสด็จมาถึงในอีก 12 ชั่วโมง หลังจากพระนัดดาสวรรคตในวันที่ 25 ตุลาคม[86] ในวันที่ 29 ตุลาคม พระบรมศพของพระเจ้าอเล็กซานเดอร์ได้รับการฝังที่ตาโตย สมเด็จพระพันปีหลวงโอลกาเป็นพระราชวงศ์เพียงพระองค์เดียวของกรีกที่เข้าร่วมพระราชพิธี[87]

ด้วยความที่ยังไม่เห็นด้วยกับการเสด็จกลับมาของพระเจ้าคอนสแตนตินที่ 1 และมกุฎราชกุมารจอร์จ รัฐบาลของอีเลฟเทริออส เวนิเซลอสจึงเสนอราชบัลลังก์แก่พระโอรสองค์ที่สามในพระเจ้าคอนสแตนตินคือ เจ้าชายปัพโลส แต่เจ้าชายทรงปฏิเสธที่จะครองบัลลังก์ก่อนพระราชบิดาและพระเชษฐา เว้นแต่จะมีการลงประชามติเพื่อให้พระองค์เป็นประมุขแห่งรัฐ[88] แต่ในช่วงวันที่พระเจ้าอเล็กซานเดอร์สวรรคต เวนิเซลอสพ่ายแพ้ในการเลือกตั้งทั่วไปในกรีซ ค.ศ. 1920 ในวันที่ 17 พฤศจิกายน พลเรือตรี ปัพโลส โคอันตูริโอทิส ผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ตั้งแต่การสวรรคตของพระเจ้าอเล็กซานเดอร์และเป็นฝ่ายเวนิเซลอส ได้ลาออกจากการเป็นผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ และนายกรัฐมนตรีคนใหม่ คือ ดีมิทริออส รอลลิส ได้ทูลเชิญให้สมเด็จพระพันปีหลวงโอลกาขึ้นเป็นผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ พระองค์ทรงดำรงในตำแหน่งนี้เป็นเวลาหนึ่งเดือนจนกระทั่งพระเจ้าคอนสแตนตินที่ 1 พระโอรสกลับคืนสู่ราชบัลลังก์ในวันที่ 19 ธันวาคม หลังจากการลงประชามติในกรีซ ค.ศ. 1920 ประชาชน 99% สนับสนุนการกลับคืนสู่บัลลังก์ของพระองค์[89]