第一次世界大戦が始まると、ニコライは戦争に従軍し、以前に有していた名誉職であった「最高副官」の称号を取り戻した。ニコライはもう長いあいだ軍を指揮しておらず、部隊の指揮権を与えられなかった。その代わり、オーストリア＝ハンガリー帝国との前線である南西部の前線に送られた。1914年8月にキエフに到着し、その後ロフノ（現在のリウネ）に移った。ニコライは戦線で戦うのではなく、野戦病院を訪問する任務を命じられた。ニコライがロフノに着いてから1914年の8月が終わるまでの数日間に、6,000人を超える負傷兵がロフノに運び込まれ、ニコライは負傷者の悲惨な状態に戦慄させられることになった。「このような大量殺戮の後では、誰もが社会主義者になるのが道理である」と書いている。。タンネンベルクの戦いでロシア軍がドイツ軍に壊滅的な敗北を喫すると、ニコライは次のように予言した。「ロシア全軍の惨状は大規模な蜂起を引き起こすだろう、そしてそれは多くの君主制を崩壊させ、国際的社会主義の勝利をもたらすだろう」。戦争中、軍事問題に関するニコライの意見は、1914年から1915年までロシア軍最高司令官を務めていた従兄のニコライ・ニコラエヴィチ大公と正反対のものだった。ニコライはこの従兄を幼いころから嫌っており、また二人は軍事上のキャリアでもライバル関係にあった。ニコライは平和主義者で、戦時に大勢を占めていた愛国主義には反対していた。ニコライはニコラエヴィチ大公の戦術や戦略、特に近衛軍を犠牲にし、東プロイセンを制圧しようとして正規軍を疲弊させてしまったことを批判していた。彼は訓練も途中の予備兵と召集兵だけでロシアが勝てるわけがないと見抜いていた。ロシア政府の動向を憂慮していたニコライは、ニコライ2世にアレクサンドラ皇后の影響力を除くよう意見し、首相ボリス・スチュルメルの政治上の誤りを6ページに渡って列挙した手紙を送った。ニコライはその後も無能な政府を批判し続けていた。1916年、たまりかねたニコライ2世はニコライに田舎の所領での謹慎を言い渡した。ニコライは帝政が崩壊するまで首都ペトログラードには戻らなかった。ニコライは臨時政府についても、ロシアを救う近道にはならないとして、ほとんど信用しなかった。10月革命後、ニコライはしばらくボリシェヴィキ政府から何の干渉も受けずに暮らしていた。彼は臨時政府と同様、ボリシェヴィキの天下も長続きしないと考え、ペトログラードに留まり続けた。ニコライはフィンランド経由で姪のアレクサンドリーネ・フォン・メクレンブルク＝シュヴェリーンが王妃となっているデンマークに亡命しようかどうか迷っていた。この躊躇が彼にとって命取りになった。1918年1月、ボリシェヴィキ政府はニコライの住む宮殿を接収した。ニコライは最初、宮殿内の住居部分の一角に住み続けることを許されたが、やがて宮殿を追い出された。
1889年（明治22年）9月6日、旧仙台藩士で裁判所書記・公証人となる相沢兵之助とまき子の長男として生まれた。本籍は宮城県仙台市。一関中学（現 岩手県立一関第一高等学校）を経て、仙台陸軍地方幼年学校・陸軍中央幼年学校を卒業する。陸軍士官学校に入り、明治43年（1910年）5月28日に卒業する。卒業期は第22期で、同期には第2航空軍司令官の鈴木率道中将や、第3軍司令官の村上啓作中将のほか、原田熊吉中将・寺倉正三中将・北野憲造中将等各軍司令官や企画院総裁となる鈴木貞一中将がいた。同年12月26日、陸軍歩兵少尉に任官し、歩兵第4連隊付を命ぜられる。大正2年（1913年）12月、中尉になる。大正7年（1918年）6月、台湾歩兵第1連隊付となる。大正9年（1920年）8月、大尉に進級し、同9月、陸軍戸山学校教官に就任する。大正14年（1925年）5月、陸軍士官学校付に異動、大正15年（1926年）8月、歩兵第13連隊中隊長を命ぜられる。昭和2年（1927年）7月、少佐進級と共に歩兵第1連隊付となる。この時の任務はいわゆる「配属将校」で、日本体育会体操学校（後の日本体育大学）に配属され学校教練を担当した。昭和6年（1931年）8月、歩兵第5連隊大隊隊長となる。昭和7年（1932年）8月から歩兵第17連隊付となる。昭和8年（1933年）8月、陸軍中佐、歩兵第41連隊付。1935年7月15日に真崎甚三郎が教育総監を更迭された。これに不満を持った真崎は自身の更迭の経緯を文書にして皇道派青年将校に配布した。これを読んだ相沢は憤激し、永田鉄山軍務局長が陰謀の首魁であると考え、上京し永田に面会を求め辞任を勧告したが、逆に諭され満足して福山へ戻った。この頃、相沢は常軌を逸した振る舞いが目立ったため、定期異動において昭和10年（1935年）8月1日、台湾歩兵第1連隊付で台北高等商業学校配属将校となった。同年8月12日に千駄ヶ谷の西田税宅に一泊した後、陸軍省の山岡重厚整備局長に異動の挨拶をおこなったその足で永田鉄山軍務局長を刺殺した（相沢事件）。犯行後に相沢は、「この後、偕行社で買い物を済ませ、そのまま台湾に赴任するつもりである」と口にしている。左手に傷を負い、刀に血糊が付着していたこと、軍務局長室に相沢の軍帽が置いてあったことからその場で憲兵に拘束される。相沢の事件前後の言動から、彼が精神異常であったとみる者がいる一方で、永田殺害後に山岡重厚中将がハンカチで傷の手当てをして、部下に命じて医務室に案内させたり、医務室への廊下の移動中にも誰ひとり逮捕しようとする者もなく、かえって根本博大佐から感激の握手を受けたり、山下奉文大佐から注意の言葉を受けたりして、維新を成したと称賛を受ける、と思っていたからだ、との主張もある。同23日、待命となり、同年10月11日、予備役編入となる。翌1936年5月7日、第1師団軍法会議に於いて死刑判決が下された。上訴するも同年6月30日、棄却され、1936年（昭和11年）7月3日、代々木衛戍刑務所内で銃殺刑に処された。享年48（満46歳没）。