После принесения присяги Николай вместе с графом Строгановым совершил первое путешествие по России, побывав в Москве, Нижнем Новгороде и Казани. Затем последовало второе путешествие, когда наследник проплыл и проехал от Петербурга до Астрахани, затем от Царицына до Крыма, а затем пешим путем вернулся в Москву. Такие поездки предпринимались для того, что привить царевичу любовь к родине, ознакомить его со страной и бытом его будущих подданных. Уже тогда отмечали, что князь полюбил русскую старину, увлекался русскими былинами и песнями, из которых многие знал наизусть. Во время посещения Петрозаводска с удовольствием слушал песни известного сказителя, слепца Кузьмы Иванова. Где бы царевич не проезжал, местные жители относились к нему с восторгом, матери подносили младенцев, прося их благословить, старцы охотно вступали в беседу. По дороге сопровождающие описывали ему экономическое состояние мест, которые цесаревич посещал, знакомили с памятниками искусства. Словом, еще была жива патриархальная Россия, всем сердцем привязанная к царю-батюшке.

Из таких поездок молодые люди возвращаются обычно посвежевшими и поздоровевшими, однако когда наследник вернулся, при дворе сразу заметили, что он «худ и бледен». Но врачи пока ничего установить не могли, приписывая это обыкновенной простуде, хотя уже тогда царевич жаловался на боли в пояснице.

Однако было решено снова отправить его в поездку, на этот раз за границу. Это было необходимо, чтобы завершить образование, а также посмотреть возможных невест. Прежде всего это была Дания. Александр II считал, что его сыну непременно следует познакомиться со второй дочерью тамошнего короля Кристиана IX. Смотрины оказались успешными – семнадцатилетняя девушка понравилась наследнику.

«Она была одета чрезвычайно просто, в светлом летнем платье с черным передником, – вспоминал секретарь цесаревича. – Прическа была простая, гладкая коса поддерживалась сеткой. Маленькая головка чрезвычайно грациозно покоилась на стане невысоком, но необыкновенно пропорционального сложения. Глаза поразили всех выражением ласки и кротости, а между тем взор пронизывал человека, на которого они были обращены». Звали дочь короля Дагмар, что переводе означало «утренняя звезда».

Ее родители жаждали этого династического брака и сумели сделать так, что молодые люди имели все возможности хорошо узнать друг друга. Результат был желаем – они влюбились! Николай тут же написал матери: «Если бы ты знала, как я счастлив: я влюбился в Dagmar». Вскоре состоялась и помолвка, а свадьба была назначена на лето следующего года. Жители Петербурга были об этом извещены пушечным салютом в 101 выстрел, а невеста стала готовиться к переходу в православие. Сам цесаревич обязался обучать принцессу русскому языку и русской истории.

Заграничная поездка великого князя продолжалась, однако здоровье его стало резко ухудшаться. Появились мучительные боли в спине. Стали подозревать, что это – следствие его неудачного падения с лошади, когда он принимал участие в скачках на ипподроме в Царском селе. Согласно другим свидетельствам, причиной болезни был другой случай, когда великий князь, «пробуя силы с принцем Лихтенбергским», очень сильно ударился об угол мраморного стола. Врачи, тем не менее, решили, что это не более, чем острый приступ ревматизма и рекомендовали больному провести зиму в Ницце.

Однако целебный воздух приморской Ниццы не помог. Цесаревич уже не мог распрямиться, ходил, сгорбившись, с каждым днем слабея все больше и больше. Обеспокоенные родственники кинулись в Ниццу. 4 апреля к брату выехал Александр, а еще через несколько дней прибыл сам император с сыном Владимиром. К ним вскоре присоединились и невеста Дагмар с матерью. Все они оказались уже у постели умирающего. Александр и Дагмар не отходили от Николая, стараясь его утешить и развлечь.

Были сделаны отчаянные попытки спасти царевича. В Ниццу был вызван самый авторитетный врач того времени – Николай Пирогов. Он-то и поставил роковой диагноз – туберкулезное воспаление спинного мозга, чего тогда вылечить не могли. В ночь на 13 апреля 1865 года Николай умер…

Тютчев, который тогда тоже был в Ницце, написал:

Тело Николая перевезли в Россию и погребли в царской усыпальнице Петропавловского собора.

Все его последние дни около постели умирающего на вилле Бермон сидел его любимый брат Александр и невеста Дагмара, которую близкие называли Минни. Говорили, что незадолго до смерти цесаревич соединил их руки и просил брата дать клятву, что когда он умрет, они станут мужем и женой.

Общее горе сблизило молодых людей, однако сразу сказать Минни о своих чувствах к ней Александр не решался. Наконец, он записал в своем дневнике: «Я спросил ее: может ли любить кого-то еще после моего милого брата? Она отвечала, что никого, кроме его любимого брата».

Вскоре они поженились. Дагмар стала верною и любящей женой русского императора Александра III. Она подарила мужу нескольких детей, в то числе и сына, названого в честь покойного брата Николаем. Он стал последним русским императором под именем Николай II.

В 1867 году на месте кончины цесаревича была заложена часовня. Городские власти Ниццы приняли решение никогда не застраивать место, где стояла вилла Бермон. В 1911 году рядом в саду был построен новый православный храм в честь умершего наследника российского престола.