罗斯皇帝亚历山大三世与皇后玛利亚（丹麦公主达格玛）的长子。青少年时期的尼古拉因为身体虚弱，患有难止血的血友病，并没有受到父亲亚历山大三世的喜爱。但作为皇室成员，他依然得到了严格的教育，会说流利的德语，法语和英语。1881年3月13日，他的祖父亚历山大二世在圣彼得堡死于民意党的刺杀后，他的父亲亚历山大三世继位为皇帝，他也进位为皇太子。皇太子时期，为西伯利亚铁路建设委员会主席。1891年，前往海参崴主持出席西伯利亚铁路开工仪式时，顺路访问日本，于大津遇袭，史称“大津事件”。