Çar I. Pavel ile Çariçe Maria'nın oğluydu. Bebekken büyükannesi Çariçe II. Katerina'nın ölmesinden sonra Büyük Prens adını taşıyan veliaht babası Çar oldu. Zorba, acımasız bir insan olan babasının 1801'de çıkan bir isyanla öldürülmesinden sonra en büyük ağabeyi I. Aleksandr, Çar oldu. Çar I. Aleksandr, Nikolay'da 19 yaş büyüktü. Nikolay, 7 yaşına değin bir İskoçtan ders aldı. 7 yaşından itibaren General Matthew Lamsdorff'tan ders almaya başladı. Nikolay'ın en sevdiği ders askerlikti, iyi bir subay olmak istiyordu. 1814'te Nikolay ve kardeşi Mihail Napolyon Savaşları'nda görev aldılar. 1815'te Prusyalı Prenses Charlotte (Rusçada Aleksandra) ile evlenen Nikolay'ın bu evlilikten geleceğin Çar'ı II. Aleksandr (1818-1881) doğdu. Ağabeyi I. Aleksandr'ın 1825'te ölmesinden sonra yerine öteki ağabeyi Konstantin geçti. Ancak Konstantin, çeşitli nedenlerle tacı kabul etmeyince Nikolay "I. Nikolay" adıyla tahta çıktı (Aralıkçılar İsyanı).