В 1815 г. братья вновь получили разрешение прибыть в действующую армию в связи с высадкой Наполеона во Франции и возобновлением военных действий. Однако и на этот раз побывать в настоящем деле им не довелось. Они сопровождали Александра I во время похода на Париж и прожили там почти три месяца. На обратном пути в Россию в Берлине состоялась помолвка Николая с принцессой Шарлоттой.

Пребывание младших сыновей в действующей армии и то впечатление, которое могли произвести на них армейские порядки, усилив их страсть к военному делу, очень тревожило императрицу Марию Федоровну. В своих письмах она вновь и вновь предостерегала их от увлечения тем, что, как она писала, постоянно будет у них перед глазами. Она не без оснований опасалась, что предпочтение всего военного, и так сильное в братьях, еще возрастет и нанесет серьезный ущерб. Того же опасался и герой Отечественной войны 1812г. генерал П. П. Коновницын, которому с 1814 г. было поручено возглавлять военное обучение великих князей. Расставаясь с ними в 1816 г., он написал им прощальное письмо, в котором были такие строки: «Помните… что блаженство народное не заключается в бранях, а в положении мирном; что положение мирное доставляет счастье, свободу, изобилие посредством законов и, следовательно, изучение оных, наблюдение за оными есть настоящее, соответственное и неразлучное с званием вашим дело».

Для завершения образования весной 1816 г. было решено, что Николай совершит две поездки, одну — по внутренним губерниям России, другую — в Англию. 9 мая 1816 г. Николай выехал из Петербурга и вернулся обратно только к концу августа, посетив более 10 губерний. Во время путешествия Николай вел два журнала (так было определено императрицей-матерью) — «Общий журнал по гражданской и промышленной части» и «Журнал по военной части». В первый он старательно заносил те сведения, которые ему предоставляли во всех губерниях местные власти, во втором отразилось то, что привлекало его внимание при осмотре воинских частей. Характерно, что почти все замечания, в последнем журнале, как писал М. А. Корф, относились «до одних неважных внешностей военной службы, одежды, выправки, маршировки и проч. и не касаются ни одной существенной части военного устройства, управления или морального духа и направления войска. Даже о столь важной стороне военного дела, какова стрельба, нет нигде речи, о лазаретах же, школах и тому подобном упоминается лишь вскользь, чрезвычайно кратко». Впоследствии, став императором и усиленно насаждая в армии муштру, шагистику, слепое повиновение, Николай добился только одного: несмотря на блестящие отчеты военного министерства и внешний блеск армейского строя, армия стала практически небоеспособной. Один из главных виновников поражения русских войск в Крымской войне А. С. Меншиков незадолго до ее начала, после небольших маневров, проведенных в окрестностях Севастополя, с горечью записал в своем дневнике: «Увы, какие генералы и какие штаб-офицеры: ни малейшего не заметно понятия о военных действиях и расположении войск на местности, об употреблении стрелков и артиллерии. Не дай Бог настоящего дела в поле».

Но эти горькие итоги были еще далеко впереди, а пока, едва переведя дух после возвращения в столицу, великий князь отправился в Англию, чтобы познакомиться с еще одной европейской страной и ее государственным устройством.

В Англии Николай поначалу был принят довольно сухо. Однако, проявив такт и завидное самообладание, великий князь сумел растопить тот ледок, который определял отношения России и Англии после Венского конгресса. Лейб-медик принца Кобургского Стокмар так писал о впечатлении, которое Николай произвел на англичан: «Это необыкновенно пленительный юноша; он выше принца Леопольда, не очень худ и прям, как сосна. Его лицо юношеской белизны с необыкновенно правильными чертами, красивым открытым лбом, красивыми изогнутыми бровями, необыкновенно красивым носом, изящным маленьким ртом и тонко очерченным подбородком… Его манера держать себя полна оживления, без натянутости, без смущения и тем не менее очень прилична. Он много и прекрасно говорит по-французски, сопровождая слова недурными жестами. Если даже не все, что oн говорил, было остроумно, то по крайней мере все было не лишено приятности… Во всем он проявляет большую уверенность в самом себе, по-видимому, однако, без претенциозности».

Трудно сказать, какое впечатление произвел на Николая строй конституционной монархии. Хотя известно, что 16 января 1817 г. он посетил парламент, присутствовал при его открытии и слушал прения в верхней и нижней палатах, но никаких свидетельств о том, что он вынес из этого посещения, не сохранилось. Судя по дальнейшему ходу событий, молодой великий князь остался равнодушен к английскому государственному устройству и вполне разделял мысль, высказанную министром иностранных дел К. В. Нессельроде в записке, написанной специально для Николая перед поездкой в Лондон. По мнению дипломата, история Англии и ее политическое устройство настолько своеобразны, что ни о каком перенесении существующих там государственных институтов на российскую почву не могло быть и речи.

Во время пребывания Николая в Лондоне решился окончательно вопрос о его женитьбе. В январе 1817 г. император Александр I и прусский король обменялись письмами, где подтвердили неизменность своего решения о браке Николая и Шарлотты. В Берлин поехал протоиерей Н. В. Музовский, который должен был подготовить невесту к переходу в православие. И уже 9 июня того же года Николай встречал свою невесту на границе, по обеим сторонам которой были выстроены прусские и русские войска. Впоследствии Александра Федоровна (такое имя Шарлотта получила при крещении) вспоминала, что Николай стоял «у пограничного шлагбаума с обнаженной шпагой во главе войска». Обращаясь к войскам, сопровождавшим невесту, Николай сказал знаменательные слова: «Мои друзья, помните, что я наполовину ваш соотечественник и, как вы, вхожу в состав армии вашего короля» (в 1816 г. прусский король назначил Николая шефом Бранденбургского кирасирского полка).