ニコライ・ミハイロヴィチ
ニコライには軍人としての才能は全くなく、軍隊生活も嫌いだった。彼は学問を好み、父に大学に入れてくれるよう頼み込んだが、父はこれに激しく反対した。父を満足させるためニコライは参謀幕僚大学に入り、ここで好きな研究に励んだ。この大学でニコライは軍事を学ぶことはなく、チョウ目の研究と歴史研究に膨大な時間を費やした。他の皇族男子のように軍務につくことを嫌がるようになり、公式に軍務から離れた唯一の皇族男子となった。
カフカースに暮らしていた青年時代から、ニコライは植物学に興味を持っていた。彼はまた貴重な蝶の標本のコレクションを所有しており、これは後にロシア科学アカデミーに寄贈された。またこのコレクションを寄贈した頃に、『鱗翅目に関する考察』(Discussions on the Lepidopterae) と題した10巻におよぶ研究書を出版している。この他、ニコライが自然科学の分野で特に興味を持っていたのは果樹学であった。彼はロシア帝国果樹学協会の会長となり、種なしタンジェリン・オレンジを開発した。
その後、歴史学にもっと深い関心を寄せるようになった。彼の最初の歴史研究の成果である著書『ドルゴルーコフ公爵一族、アレクサンドル1世の協力者』は1890年に発表された。この著書は5巻本で、18・19世紀のロシアについて叙述していた。またこの本にはエカチェリーナ2世、パーヴェル1世、アレクサンドル1世の治世において活躍した人物の肖像も載せられていた。後に戦争と革命によって失われることになる、宮殿や美術館の所蔵品をニコライ自ら撮影して本の図版に載せているこの著作は、その意味で非常に重要な研究書である。
1859年4月26日にツァールスコエ・セローで、ミハイル・ニコラエヴィチ大公とその妻オリガ・フョードロヴナ妃(バーデン公女ツェツィーリエ)のあいだの第一子、長男として生まれた。家族からは「ビンボ」の愛称で呼ばれていた。1862年、父がカフカース副王に任命されたのに伴い、3歳のニコライは家族と一緒にティフリス(現在のトビリシ)に引っ越した。一家は20年以上にわたって任地で暮らしたため、ニコライも少年期と青年期をグルジア地方で過ごした。ニコライはスパルタ式教育を受けた。父ミハイルは軍事にばかり関心のある人物で、グルジア地方の統治に関してはまるで疎かった。母オリガは非常にしつけの厳しい母親で、家族全体を支配する傾向がある一方で、ニコライを溺愛していた。ニコライと母との関係は、現存する往復書簡からも窺われるように、近親相姦的ともいえるほど固く結びついたものだった。オリガは何かにつけて高いハードルを設ける人だったが、ニコライは常に母親を満足させる優秀な息子だった。一家の子供たちは首都の親族たちと接することのない環境で育ったため、ロシア皇帝一族の中では最も進歩的かつ自由主義的な思想を抱くようになった。
一家の息子たちは家庭教師によって教育されたが、ニコライは才能ある生徒であり、多くの教師たちを満足させた。幼いころから美術、文学、建築その他の諸科学に関心を示した。しかし他の皇族男子と同じく、ニコライもまた軍人となることを望まれていた。1877年の露土戦争では、カフカース弓兵部隊の大軍勢を率いて戦った。