Самой значительной частью путешествия была поездка по Соединенным Штатам Америки, подробности которой недавно собрала американская писательница Ли Фэрроу. В декабре 1871 года Алексей высадился в Нью-Йорке, откуда направился в Бостон, а затем в Вашингтон. В американской столице его встретила холодная встреча с президентом Улиссом Грантом (причиной были некоторые дипломатические разногласия), но восторженный прием рядовых американцев. В честь первого настоящего русского принца, посетившего США, устраивались балы и гала-представления, обеды и ужины. Император Александр не преминул уколоть американского посланника во время очередной аудиенции, попросив передать свою признательность за теплую встречу его сына на американской земле; посланник пообещал передать его благодарность президенту. «Нет, не президенту, а народу Соединенных Штатов», — поправил его Александр.
Алексей умел нравиться. «Он отличался атлетическим телосложением и сочетал силу с бесконечным обаянием, что было особым даром некоторых Романовых предыдущих поколений», — писал о нем русский мемуарист. В ответ американцы, которых впервые посетил настоящий русский принц, изощрялись в гостеприимстве, сочиняли оды и шуточные стихи в его честь:
Из столицы Алексей направился на Дальний Запад. Он оказался в Чикаго вскоре после ужасного пожара 1871 года. В конце января 1872 года Алексей уже был в Небраске, где для него организовали настоящую охоту на бизонов. В «царской» охоте участвовали сам знаменитый охотник Буффало Билл (Уильям Коди), победитель индейцев генерал Джордж Кастер и герой Гражданской войны генерал Филип Шеридан, а также несколько вождей племени лакота (сиу) (в тот момент находившихся в мире с американцами), включая Крапчатого Хвоста. Алексей собственноручно (из пистолета, как писали газеты) убил бизона, а возможно и нескольких.
Через несколько лет, в 1876 году, генерал Кастер погибнет в битве при Литтл-Бигхорн против индейцев сиу. Но за пять лет до этого они мирно охотились вместе с сыном царя-освободителя. Буффало Билл позднее, в том же 1872 году, организует шоу «Дикий Запад Буффало Билла», давшее начало коммерческому использованию образа ковбойского фронтира.
А российского царевича в 1872 году повезли дальше по Америке. Он посетил Мамонтову пещеру в Кентукки и выступил перед легислатурой штата Канзас в Топеке, в Мемфисе Алексей встретился и пообщался с бывшим президентом конфедерации Джефферсоном Дэвисом. После этого на пароходе Алексей спустился вниз по течению Миссисипи до Нового Орлеана, где попал на карнавал и был избран там «королем Марди Гра». Именно с участия Алексея берет начало традиция избирать «короля карнавала» (Rex of Mardi Gras). Наконец, через три месяца после прибытия в США Алексей добрался до Пенсаколы, где его дожидалась русская эскадра, и продолжил плавание.
После отплытия Алексея с русской эскадрой воспоминания о его поездке еще долго были частью семейных и местных историй. Множество людей, собиравшихся в своих маленьких городках посмотреть на великого князя, покупали его фотографии, а потом рассказывали об этом визите своим детям и внукам. Люди, причастные к организации поездки, писали о ней мемуары, и факт такого участия попадал в их некрологи спустя десятилетия. Кроме того, Алексей раздавал подарки и денежные пожертвования с царской щедростью. Современные исследователи оценили стоимость подарков, оставленных Алексеем, в 750 тысяч современных долларов.
Вождь Крапчатый Хвост получил в подарок сумку с серебряными долларами, а Национальный музей естественной истории в Вашингтоне до сих пор хранит скелет одного из убитых великим князем буффало. Маленький городок в Иллинойсе, носивший имя Александр, был переименован в Алексис после визита великого князя. В Нью-Йорке Алексей посетил театр, который тут же переименовали в «Оперу великого князя» (Grand Duke Opera House). Во многих городках по пути следования великого князя сочинялись не только стихи, но и специальная музыка к его приезду. Так, появилось два разных «Марша принца Алексея», один в Филадельфии, другой в Нью-Йорке. В Бруклине сочинили «Галоп великого князя Алексея», а в Нью-Йорке «Галоп принца Алексея». Филадельфия представила и «Вальс принца Алексея» (мелодии с подобными названиями продолжали писать еще некоторое время и после его отъезда). Гостиницы, в которых останавливался Алексей, долго использовали это событие как главный козырь в своей рекламе. Когда эти дома (и пароходы) спустя десятилетия пускались под снос или сдавались в утиль, газеты неизменно упоминали, что «в этом доме спал (танцевал, смотрел представление) великий князь Алексей».