Всюду раздавалась траурная музыка. Музыканты самых различных подразделений, в том числе первого батальона 3-го пехотного полка, двух десантных рот французской морской пехоты, батареи морских гаубиц, батальона пеших егерей французской императорской гвардии, корпуса пожарных составляли траурный оркестр, который звучал особенно торжественно и скорбно. На бархатных подушечках несли ордена и награды юного цесаревича. В длинной траурной процессии шествовали певчие и духовенство, среди которых был духовник великого князя священник Прилежаев.
За шеренгами гвардейских казаков вместе с пешими егерями французской императорской гвардии шел сам император Александр II, а за ним шесть его адъютантов. Далее следовали братья покойного — великие князья Александр, Владимир и Алексей, затем герцог Николай Лейхтенбергский, герцог Георгий Мекленбургский и принц Александр Гессен-Дармштадтский, представители иностранных государств, личная свита покойного великого князя и их императорских величеств.
Убитая горем мать ехала в специальной коляске вместе со своими младшими детьми: Сергеем, Павлом и Марией. Далее следовали коляски придворных дам из свиты императрицы, затем различных российских сановников, гражданских и политических высших должностных лиц, членов русской колонии в Ницце. Замыкало процессию подразделение русских моряков.
Под залпы французских батарей и траурные марши военных оркестров государь император с сыновьями внесли гроб в Русскую церковь, но она была так мала, что могла вместить только членов императорской семьи и нескольких приближенных.
Началась заупокойная служба. После ее окончания наступила минута прощания. Император, стараясь сохранять спокойствие, целует покойного сына в лоб, затем целует его руку. Прощается с любимым братом и великий князь Александр. Он тоже целует брата, но нервы его не выдерживают, и он с рыданиями бросается к отцу. Оба плачут.
Наступает очередь Дагмар. Бледная как полотно, она подходит к своему бывшему жениху. Все напряжены. Кажется, что она вот-вот упадет. Но огромным усилием воли она удерживается на ногах и, поцеловав своего любимого Никсу, возвращается к матери.
16 и 17 апреля гроб с телом цесаревича выставлен в церкви для прощания. Служат по две панихиды в день.
17 апреля после утренней панихиды зачитывается императорский манифест, в котором объявляется, что отныне великого князя Александра Александровича следует величать великим князем и наследником. Несколько дней спустя Александр Александрович записал в дневнике:
«Бог призвал меня на это трудное и неутешительное место. Никогда не забуду этот день в Ницце, первую панихиду над телом милого друга, где все несколько минут стояли на месте, молчали и только слышались со всех сторон рыдания, и рыдания неподдельные, а от глубины души. Никогда я не чувствовал в себе столько накопившихся слез; они лились обильно, облегчая грусть. Все жалели Отца и Мать, но они лишились только сына, правда, любимого. Мать больше других, но обо мне никто не подумал, чего я лишился: брата, друга. И что всего ужаснее — это его наследство, которое он мне передал; я думал в те минуты, что я не переживу брата, что я буду постоянно плакать только при одной мысли, что нет больше у меня брата и друга. Но Бог подкрепил меня и дал силы приняться за новое мое назначение. Может, я часто забывал в глазах других мое назначение, но в душе моей всегда было это чувство, что я не для себя должен жить, а для других; тяжелая и трудная обязанность. Но „Да будет Воля твоя, Боже“, эти слова я твержу постоянно, и они меня утешают и поддерживают всегда, потому что все, что и случится, все это Воля Божия, и потому я спокоен и уповаю на Господа!»
Каждый год на протяжении всей жизни в апрельские дни, где бы ни находились Александр Александрович и Мария Федоровна, они предавались печальным воспоминаниям и снова переживали вместе те скорбные дни в Ницце.
В 3 часа дня 18 апреля 1866 года величественная траурная процессия направилась в порт в Вильфранш, откуда военный фрегат «Александр Невский» должен был доставить гроб с телом великого князя Николая Александровича в Санкт-Петербург. Звучат последние орудийные залпы крепостных батарей, отдавая честь покойному.