Третьей женой Ивана Ивановича в 1581 г. стала Елена Ивановна Шереметева (выбранная на смотринах невест из боярских и дворянских семей, привезённых, по сообщению Джерома Горсея, со всей страны). После смерти мужа она приняла постриг в московском Новодевичьем в честь Смоленской иконы Божьей Матери монастыре с именем Леонида. Детей у Ивана Ивановича не было. Отношения между царём и наследником стали ухудшаться в начале 1570 гг. 3 января 1571 г. папский нунций Винченцо дель Портико писал, что «между отцом и старшим сыном возникло величайшее разногласие и разрыв». Как полагают исследователи, царь подозревал Ивана Ивановича в заговоре. Временное отречение Ивана IV Васильевича осенью 1575 г. от престола в пользу Симеона Бекбулатовича в том числе демонстрировало старшему сыну, что его статус наследника может быть изменён. Однако в духовной грамоте Ивана IV Васильевича, составленной, по предположению Степана Борисовича Веселовского, в 1572 г., Иван Иванович упоминается в качестве наследника. 14 (по другим сведениям, 9) ноября 1581 г. Иван Иванович был смертельно ранен отцом во время ссоры в Александровой слободе (весной того же года перебежавший в Литву князь Давид Бельский говорил, что царь «не любит старшего сына и часто бьёт его палкой»). Причины ссоры исследователям неизвестны, источники приводят несколько версий. Согласно сообщению Антонио Поссевино, царь застал беременную жену царевича в одной рубашке, избил её посохом, после чего у неё случился выкидыш, а затем смертельно ранил ударом посоха по голове Ивана Ивановича, якобы укорившего отца за желание погубить его будущего ребёнка. Данная версия косвенно подтверждается «Временником» дьяка Ивана Тимофеева сына Семёнова, где говорится, что царевич умер, поскольку желал удержать царя от какого-то «неподобного» поступка. Другую версию приводит Дж. Горсей: гнев царя был вызван тем, что царевич без его ведома распорядился послать по делам некоего дворянина, выделив ему ямских лошадей. Согласно Псковской третьей летописи, царевич пострадал за то, что «учал говорити о выручении града Пскова» (осаждённого в то время армией польского короля Стефана Батория). Схожая версия изложена придворным польским хронистом Рейнгольдом Гейденштейном, а также немецким пастором Паулем Одерборном в памфлете об Иване Грозном (1585 г.). Через несколько дней Иван Иванович скончался. Согласно вкладной книге Троице-Сергиева монастыря, 6 января 1583 г. Иван IV Васильевич просил устроить в обители ежегодное поминовение сына, на помин его души ряд монастырей, как в России, так и на Афоне, в Иерусалиме и на Синае, получил большие вклады.