Era el hijo mayor del zarévich Alejandro Nikoláyevich y de María Aleksándrovna (María de Hesse-Darmstadt), quienes ascendieron al trono en 1855, a la muerte del anterior zar, Nicolás I.

Los profesores encargados de prepararlo para acceder al trono ruso veían en él a alguien excepcional, cuya inteligencia y humanidad elevarían al Imperio ruso.

Para familiarizarlo con el pueblo ruso, Alejandro II, lo hace recorrer Rusia desde que tiene dieciocho años.

La familia imperial rusa hizo construir un oratorio en el lugar donde el Gran duque murió, construyéndose después una gran iglesia ortodoxa entre 1903 y 1913, en las proximidades del oratorio, y que es calificada a menudo como la catedral ortodoxa rusa de Niza.

En Niza, existe un bulevar Zarevich, próximo de la catedral rusa, que perpetúa el recuerdo del gran duque Nicolás.