До принятия русскими царями императорского титула титул великого князя входил в полный царский титул как второе, более низкое титулование — «царь и великий князь». В своем полном титуловании императоры всероссийские также использовали титул великого князя как владетеля отдельных территорий: «великий князь Смоленский, Литовский, Волынский, Подольский, Финляндский».
Отдельно этот титул вновь стал употребляться со времен Петра I. Если дети Петра еще носят титул царевичей, то его внук, сын опального царевича Алексея Петр, уже именуется великим князем до самого момента провозглашения его императором в 1727 г. Позднее, 15 ноября 1742 г., императрица Елизавета Петровна, объявив своего племянника Карла-Петра-Ульриха, сына сестры Анны и герцога Голштейн-Готторпского Карла-Фридриха, наследником российского престола под именем Петра Федоровича, присвоила ему и титул великого князя, которым он пользовался до своего вступления на престол.
Его сын Павел Петрович, носивший титул великого князя со дня своего рождения 20 сентября 1754 г., после свержения отца и его кончины по праву дол-жен был занять престол Российской империи, однако его мать, провозгласившая себя самодержавной императрицей под именем Екатерины II, практически захватила власть и лишила сына принадлежавшего ему престола и императорского титула. Павел Петрович так и оставался великим князем до самой кончины императрицы, когда он стал императором, хотя его сын Александр еще при жизни Екатерины уже называл отца «императорским величеством».
Император Павел I узаконил для своих потомков титул великого князя до праправнуков включительно, автоматически как бы сразу утвердив в нем официально всех своих четырех сыновей — Александра, Константина, Николая и Михаила, хотя титул великих князей принадлежал им до этого, с момента рождения.
Старший сын Павла I, Александр, носил великокняжеский титул в 1777–1801 гг., до самого дня своего восшествия на престол. Второй сын императора Павла I, Константин, цесаревич и великий князь, считался наследником престола после бездетного старшего брата Александра, но, вступив в морганатический брак с польской графиней Иоанной Грудзинской, 14 января 1822 г. отрекся от прав на российский престол в пользу младшего брата, великого князя Николая. С 1797 г. Константин Павлович был генерал-инспектором кавалерии, в 1799 г. участвовал в Итальянском и Швейцарском походах А. В. Суворова, во время войн с наполеоновской Францией командовал гвардией, а с конца 1814 г. и фактически до самой смерти являлся наместником Царства Польского. Скончался в Витебске от холеры 17 ноября 1831 г.
Великий князь Николай Павлович, третий сын императора Павла I, носил этот титул с рождения в 1796 г. и до занятия трона в 1825 г. После смерти Александра I и отречения Константина стал императором и правил Россией тридцать лет.
Великий князь Михаил Павлович (1798–1849), младший из сыновей Павла I, будучи в звании гене-рал-фельдцейхмейстера (командующего артиллерией), одновременно являлся членом Государственного совета и Сената. Был инспектором военно-учебных заведений, а позднее — главнокомандующим гвардейским и гренадерскими корпусами, всю свою жизнь связав с армией. Участвовал в русско-турецкой войне 1827–1828 гг. и подавлении Польского восстания в 1830–1831 гг.
Из четверых братьев, сыновей Павла I, мужское потомство пошло только от Николая, имевшего четверых сыновей — великих князей Александра, Константина, Николая и Михаила, от которых произошли все последующие поколения Романовых. С этого момента династия Романовых как бы подразделилась на четыре ветви: Александровичей (царствующая линия), Константиновичей, Николаевичей, Михайловичей.
Александровичи, ведущие свое происхождение от сына императора Николая I, великого князя Александра, являлись старшей линией Романовых. Сам Александр II, будучи еще наследником престола, часто замещал императора, особенно в последние годы его жизни, готовясь занять отцовский престол, на который взошел 18 февраля 1855 г.
У императора Александра II было шестеро сыновей. Николай (1843–1865), цесаревич и наследник престола, скончался в Ницце от туберкулезного менингита. Александр (1845–1894) стал цесаревичем после смерти брата в двадцатилетием возрасте. По традиции он готовился к военной карьере и даже во время русско-турецкой войны 1877–1878 гг. командовал Рушукским отрядом, за что был удостоен ордена святого Георгия 2-й степени. После трагической гибели отца 1 марта 1881 г. вступил на престол под именем Александра III. Владимир (1847–1909), генерал от инфантерии, генерал-адъютант, член Государственного совета, сенатор и одновременно президент Академии художеств и почетный член Академии наук, во время войны 1877–1878 гг. командовал корпусом, а со дня вступления на престол старшего брата — войсками гвардии и Петербургского военного округа. Алексей (1850–1908), генерал-адмирал русского флота, генерал-адъютант, во время русско-турецкой войны командовал морскими силами на Дунае, с 1881 г. возглавлял морское ведомство. По свидетельству современником, был одним из главных виновников поражения русского флота в русско-японской войне, после чего, уйдя в отставку, уехал за границу; умер в Париже. Сергей (1857–1905), участник русско-турецкой войны, с 1891 г. московский генерал-губернатор, а позднее и командующий войсками Московского военного округа, был женат на сестре супруги императора Николая II. Убит эсером Каляевым 4 февраля 1905 г. Павел (1860–1919) командовал лейб-гвардии Гусарским, а затем лейб-гвардии Конным полком; генерал-адъютант и почетный председатель Русского общества охраны народного здоровья. Первым браком был женат на своей двоюродной племяннице, греческой принцессе Александре Георгиевне, а после ее смерти вступил в морганатический брак, был лишен занимаемых должностей и вынужден был уехать за границу. Вернулся в Россию перед началом первой мировой войны. Расстрелян в дни «красного террора» в Петрограде 28 января 1919 г.