После воцарения на престоле Александра II 19 февраля 1855 года Николай Александрович был провозглашен наследником и цесаревичем; был назначен атаманом всех казачьих войск и канцлером Финляндского университета в Гельсингфорсе и зачислен во все полки гвардии.
Цесаревич Николай Александрович 1864 год
Когда великому князю Николаю Александровичу было семнадцать лет, он упал с лошади и повредил себе позвоночник. Существовала и другая версия внезапной болезни, а затем и смерти цесаревича, последовавшей 21 апреля 1865 года. Во время игры с двоюродными братьями цесаревич ушибся об острый угол мраморной мебели. Ни родители, ни врачи не придали тогда этому факту должного внимания. Цесаревич по-прежнему продолжал вести активный образ жизни здорового человека.
В 1861–1864 годах великий князь Николай Александрович совершил большую поездку по России от Петрозаводска до Крыма. В 1864 году князь впервые выехал за пределы России и так больше никогда живым и не вернулся на родную землю. В поездке цесаревича сопровождала большая свита: попечитель старый граф Г.А. Строганов, адъютант полковника О.Б. Рихтер, поручик П. Козлов, прапорщик князь В.А. Барятинский, профессора М.М. Стасюлевич и Б.Н. Чичерин, врач Н.А. Шестов и секретарь канцелярии Ф. Оом.
Первым пунктом путешествия великого князя был Киссинген, где мать цесаревича императрица Мария Александровна находилась на лечении на водах. Цесаревич был приглашен к герцогу Сакс-Веймарскому, чьей супругой являлась великая княгиня Мария Павловна. Ходили даже слухи о возможности женитьбы цесаревича на одной из дочерей герцога. Однако сердце великого князя было уже занято Дагмар, чей образ он носил уже в своем сердце.
В то время между Данией и Пруссией шла война, и цесаревич остановился в Схевенингене близ Гааги. Мать нидерландской королевы София – великая княгиня Екатерина Павловна, принцесса Вюртенбергская, была двоюродной сестрой Александру II.
Визит в Данию. Встреча с Дагмар. Помолвка
Летом 1864 года наследник российского престола приехал в Данию. Цель его поездки была познакомиться с датской принцессой Дагмар, которая очень понравилась его отцу Александру II во время его прошлого визита в Данию. При первом же знакомстве Дагмар или, как ее называли в Дании, Минни (маленькая) произвела неотразимое впечатление на молодого князя. Она была чарующим созданием. 24 августа / 5 сентября 1864 года в письме к матери, императрице Марии Александровне, он рассказывал о Дагмар и о том впечатлении, которое она произвела на него. «… Если бы Ты знала, – писал Николай Александрович, – как я счастлив: я влюбился в Dagmar. Не бойся, что эта так скоро, я помню твои советы и не могу решиться скоро. Но как же мне не быть счастливым, когда сердце говорит мне, что я люблю ее, люблю горячо… Как мне описать ее, Она так симпатична, проста, умна, весела и вместе застенчива. Она гораздо лучше портретов, которые мы видели до сих пор. Глаза ее говорят за нее: такие добрые, умные, бойкие глаза».
Цесаревич принял решение сделать предложение датской принцессе. Для получения согласия родителей он тут же отправился в Дармштадт на родину своей матери и императрицы Марии Александровны, где в ту пору в августе 1864 года она находилась со своим мужем императором Александром II. Родители, желавшие этого союза, тотчас дали свое согласие.
Как Дания, так и Россия были заинтересованы в этом брачном союзе. В обеих странах браку придавали и определенное политическое значение. В результате датско-прусской войны, закончившейся для Дании потерей герцогств Шлезвиг, Гольштейна и Лауэнбурга, датское королевство хотело установления дружественных отношений с великой державой, которая могла бы помочь Дании умерить аппетиты Пруссии. Россия же на протяжении многих лет была заинтересована в том, чтобы вход в Балтийское море и выход из него оставались свободными и чтобы проливы Эресунд и Большой и Малый Бельт находились бы под контролем Дании. Поэтому подобный династический брак приветствовался в обеих странах.
В Дармштадте цесаревич провел с родителями несколько дней. Он не мог представить себе, что в последний раз в жизни находится с родными ему людьми, в привычной для него дворцовой среде. Мысли о здоровье, которые мучили его, исчезли. Он был влюблен и чувствовал себя бодрым и здоровым, но чрезвычайная бледность свидетельствовала об обратном.