ในปี 1881[10] พระอัยกาของจักรพรรดินิโคลัสที่ 2 จักรพรรดิอะเลคซันดร์ที่ 2 ถูกลอบปลงพระชนม์หน้าพระราชวังฤดูหนาวในเซนต์ปีเตอร์เบิร์ก[11] และเสด็จสวรรคตหลังจากนั้นไม่นาน โดยพระราชโอรสของจักรพรรดิอเลคซันดร์ที่ 2 ได้ขึ้นครองราชย์เป็น จักรพรรดิอะเลคซันดร์ที่ 3 และยกพระอิสริยยศของพระบรมวงศานุวงศ์ในราชวงศ์โรมานอฟทุกพระองค์รวมถึงตัวพระองค์เองด้วยที่เลื่อนขึ้นไปเป็นซาเรวิชนิโคลัส มกุฎราชกุมารแห่งรัสเซีย ซึ่งหลังจากการลอบปลงพระชนม์ของพระอัยกา ทำให้ราชวงศ์ต้องอพยพไปประทับยัง พระราชวังอนิชคอฟ (Anichkov Palace) แทน

หลังจากที่นิโคลัสได้รับตำแหน่งซาเรวิชมาได้ไม่นาน ในปี 1890 ซาเรวิชนิโคลัสได้เดินทางท่องเที่ยวไปทั่วทั้งเอเชีย เพื่อดูการเมืองการปกครอง และวัฒนธรรมของเหล่าชาติในเอเชีย ซึ่งในการท่องเที่ยวครั้งนี้พระองค์ไปพร้อมกับ น้องชายแกรนด์ดยุคจอร์ช อเล็กซานโดรวิช และลูกพี่ลูกน้องเจ้าชายจอร์ชแห่งกรีกและเดนมาร์ก โดยทั้งสามคนได้เดินทางไปยังประเทศอียิปต์เป็นที่แรก ต่อด้วยประเทศอินเดีย สิงคโปร์ รวมถึงสยามด้วย โดยซาเรวิชนิโคลัสได้เข้าพบพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวในปี 1891 ซึ่งทางสยามได้จัดงานต้อนรับอย่างยิ่งใหญ่ อีกทั้งยังเชิญซาเรวิชไปสด็จไปทอดพระเนตรการคล้องช้างที่อยุธยาและประทับที่วังบางปะอินด้วย[12] ซึ่งจากเหตุนี้เมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จประพาสยุโรปและรัสเซีย ทางราชสำนักรัสเซียก็ต้อนรับอย่างดีเช่นกัน

การเดินทางของพระองค์จบลงที่ประเทศญี่ปุ่น หลังความพยายามลอบสังหารพระองค์ที่ญี่ปุ่นล้มเหลว หรือที่เรียกว่ากรณีโอตสึ ทำให้พระองค์เดินทางกลับเซนต์ปีเตอร์เบิร์กในเวลาไม่นานหลังจากนั้น ก่อนที่จะมีแผนให้สร้างทางรถไฟสายทรานส์-ไซบีเรียเพื่อการคมนาคมระหว่างผั่งตะวันตกและตะวันออกให้สะดวกขึ้น ต่อมาในปี 1893 พระองค์ก็ได้เสด็จเยือนลอนดอนเมืองหลวงของจักรวรรดิอังกฤษ เพื่อเป็นตัวแทนของจักรวรรดิรัสเซียในการเข้าร่วมงานอภิเษกสมรสของพระเจ้าจอร์จที่ 5 (ขณะนั้นยังคงดำรงตำแหน่งดยุกแห่งยอร์ก) กับมาเรียแห่งเท็ค ซึ่งในการมาเยือนในครั้งนี้ สมเด็จพระราชินีนาถวิกตอเรียได้กล่าวถึงใบหน้าของทั้งพระองค์และพระเจ้าจอร์จที่ 5 ว่ามีความคล้ายจนแทบจะเหมือนฝาแฝดกันเลยทีเดียว