พระนางเจ้าสุขุมาลมารศรี พระราชเทวี ทรงว่าราชการแผนกนมัสการ และยังทรงรับราชการเป็นราชเลขานุการิณีส่วนพระองค์ในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวอีกด้วย เล่ากันว่า เนื่องจากพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวมักทรงงานอยู่จนดึก พระนางเจ้าสุขุมาลมารศรีฯ ก็มักจะประทับอยู่ ณ ที่แห่งนั้นด้วย ทรงหมอบเขียนพระบรมราชโองการตามรับสั่งอยู่จนรุ่งเช้า ใกล้ ๆ กันนั้นมีเจ้าจอมก๊กออ ซึ่งเป็นพระญาติในราชนิกุลบุนนาค อยู่งานคอยถวายรับใช้ทั้ง 2 พระองค์[13]

ถึงแม้ว่าพระมเหสีชั้นลูกหลวงอีกสามพระองค์ จะได้ดำรงตำแหน่งสมเด็จพระอัครมเหสีหมุนเวียนเปลี่ยนกันไปก็ตาม แต่พระนางเจ้าสุขุมาลมารศรี พระราชเทวีกลับมิเคยได้ดำรงพระอิสริยยศเป็นสมเด็จพระอัครมเหสีเลยจนตลอดรัชกาลที่ 5 (เพิ่งจะได้โปรดเกล้าฯ สถาปนาขึ้นเป็นสมเด็จพระปิตุจฉาเจ้าฯ พระอัครราชเทวี ในรัชกาลที่ 7 นี้เอง จากนั้นจึงถือว่าทรงดำรงพระยศพระอัครมเหสีพระองค์หนึ่งในรัชกาลที่ 5 ด้วย แต่การสถาปนาก็กระทำขึ้นเมื่อเวลาได้ล่วงไปแล้วถึง 2 แผ่นดิน) พระฐานะอยู่ในลำดับกลาง ๆ เสมอมา ซึ่งอาจเพราะเหตุนี้ ถึงกับได้มีพระดำรัสว่า "แม่นี้เป็นมนุษย์ที่อาภัพ" (จากพระราชหัตถเลขาพระราชทานสมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าบริพัตรสุขุมพันธุ์ กรมพระนครสวรรค์วรพินิต)[14] แม้แต่พระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจุลจักรพงษ์ ยังทรงพระนิพนธ์ไว้ในเรื่อง เจ้าชีวิต ถึงสมเด็จพระนางเจ้าสุขุมาลมารศรีว่า

"ในรัชกาลที่ 5 ทรงดำรงพระอิสริยยศเป็นพระนางเจ้าฯ พระราชเทวีอยู่ตลอดรัชกาล โดยเหตุผลอันใดผู้เขียนไม่เคยได้ทราบ มีพระราชโอรส-ธิดาประสูติ 2 พระองค์ การที่ท่านไม่ได้รับสถาปนาเป็นสมเด็จฯ นั้นเป็นของแปลก เพราะพระเจ้าอยู่หัวโปรดรักใคร่ไว้วางพระราชหฤทัยอย่างยิ่ง"[15]

หลักฐานแห่งความ โปรดรักใคร่ไว้วางพระราชหฤทัยอย่างยิ่ง นั้น มีปรากฏอยู่เนือง ๆ ดังเช่น พระมเหสีพระองค์นี้ น่าจะทรงเป็น "เมีย" คนแรกที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงพระราชนิพนธ์โคลงพระราชทานให้[16] พระราชนิพนธ์นั้นมีว่า

เนื่องจากตามโบราณราชประเพณี พระมเหสีเทวี พระราชวงศ์ฝ่ายใน รวมถึงสนมกำนัลทั้งปวงจะประทับหรือนั่งเรือพระที่นั่งลำเดียวกับพระมหากษัตริย์มิได้ แต่ในคราวที่เสด็จประพาสบางปะอิน เมื่อพระนางเจ้าสุขุมาลมารศรีฯ ทรงเตรียมการเรือพระที่นั่งเสร็จแล้ว พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จพระราชดำเนินมาถึงพอดี พระราชเทวีจึงจำต้องรีบเสด็จออกไป ทำให้พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงสงสาร มีรับสั่งให้พระนางเจ้าฯ พระราชเทวีเสด็จกลับมาประทับภายในเรือพระที่นั่งองค์เดียวกัน จัดเป็นครั้งแรกที่มีพระราชวงศ์ฝ่ายในได้ประทับร่วมเรือลำเดียวกับพระมหากษัตริย์[17]

อีกหลักฐานหนึ่งแห่งความไว้วางพระราชหฤทัย ก็คือ เมื่อเกิดเหตุการณ์วิกฤติการณ์กับประเทศฝรั่งเศส (วิกฤติการณ์ ร.ศ. 112) พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวฯ ทรงตรอมพระราชหฤทัยมาก ถึงกับมีพระราชประสงค์จะเสด็จสวรรคต และได้ทรงพระราชนิพนธ์ความในพระราชหฤทัยขึ้นมา และพระราชนิพนธ์นั้นได้ทรงส่งไปพระราชทานเจ้านายเพียง 2 พระองค์เท่านั้น คือ พระนางเจ้าสุขุมาลมารศรี พระราชเทวี และพระเจ้าน้องยาเธอ กรมหลวงดำรงราชานุภาพ[18] ซึ่งทั้ง 2 พระองค์ก็ได้ทูลเกล้าฯ ถวายสนองพระราชนิพนธ์นั้น โดยพระนางเจ้าสุขุมาลมารศรีฯได้ทรงพระนิพนธ์โคลงสี่สุภาพถวาย โคลงนั้นมีความว่า

เมื่อคราวที่สมเด็จพระราชโอรสฯ เสด็จไปทรงศึกษาอยู่ ณ ต่างประเทศ พระนางเจ้าสุขุมาลมารศรีฯ ได้ทรงมีลายพระหัตถ์ติดต่อไปมาเสมอ มีลายพระหัตถ์ฉบับหนึ่งที่มีเนื้อความแสดงถึงความที่ทรงเป็น "แม่" อย่างสมบูรณ์อยู่ จึงขออัญเชิญ มา ณ ที่นี้ด้วย

"ในที่สุด โอวาทของแม่ฉบับนี้แม่ขอบอกแก่พ่อผู้เป็นลูกที่รักและที่หวังความสุขของแม่ให้ทราบว่า ตัวแม่นี้เป็นมนุษย์ที่อาภัพ มักจะได้รับความทุกข์อยู่เป็นเนืองนิจ แม่มิได้มีอันใดซึ่งเป็นเครื่องเจริญตาเจริญใดอันจะดับทุกข์ได้ นอกจากลูก เมื่อเวลาที่พ่อยังอยู่กับแม่แต่เล็ก ๆ มา ถึงหากว่าแม่จะมีความทุกข์มาสักเท่าใด ๆ เมื่อแม่ได้เห็นหน้าลูกแล้ว ก็อาจจะระงับดับเสียได้ด้วยความรักและความยินดีของแม่ในตัวลูก ก็ในเวลาซึ่งพ่อไปเล่าเรียนในประเทศยุโรปนี้ พ่อจงรู้เถิดว่า ข่าวความงามความดีของพ่อนั้น และจะเป็นเครื่องดับความทุกข์ของแม่ และอย่าประพฤติชั่วนอกคำสั่งสอนของแม่ จงตั้งหน้าเล่าเรียนให้ได้รับความรู้โดยเร็ว จะได้กลับมาหาแม่โดยไม่นานปี"[19]