После покушения император Александр III приказал цесаревичу немедленно возвращаться в Россию. 7 мая 1891 года Николай Александрович, покинув Японию, отправился во Владивосток, где дальше продолжил путешествие по родной стране. Во Владивостоке цесаревич присутствовал при закладке Сибирской железной дороги, которая должна была связать Дальний Восток и Сибирь с Европейской частью России.
Далее Николай Александрович пересек всю Россию, по не всегда благоустроенным дорогам и по рекам. Познакомился с культурой и историей многих народов, населяющих страну, которой он в будущем должен был править. Останавливался в стойбищах, юртах, примерял национальную одежду и пробовал национальную кухню. Кочевники преподнесли ему красивую юрту, полностью оборудованную всем необходимым для жизни.
Многочисленные подарки, полученные в дороге наследником престола от подданных разных национальностей, он передал в различные музеи. Также в музейные коллекции цесаревич отдал произведения искусства, которые купил или которые подарили ему в Египте, Китае, Сиаме, Японии и других странах. Кроме культурных ценностей и предметов быта, цесаревич привез из дальних стран и экзотических животных.
Возвращаясь в Петербург, Николай Александрович посещал по дороге крупные города на востоке России – Уссурийск, Хабаровск, Читу, Иркутск, Красноярск, Томск, Тобольск, Омск, Оренбург и др. 4 августа 1891 года цесаревич вернулся в Санкт-Петербург. Закончилось путешествие, продолжавшееся девять месяцев (с 23 октября 1890 года по 4 августа 1891 года), цесаревич преодолел за это время 35 тысяч верст.
С 1891 года закончивший образование 23-летний наследник престола стал настоящим помощником в государственных делах для своего отца-императора. С 1892 года цесаревич был назначен председателем Комитета по строительству Сибирской железной дороги, и даже после восшествия на престол не оставил этот пост. Также в это время Николай Александрович, по поручению отца, становится председателем Особого комитета по доставлению помощи населению губерний, пострадавших от неурожая. Комитет призван был остановить возможный голод. Собрав пожертвований больше 13 миллионов рублей, цесаревичу удалось справиться с задачей, обеспечить продовольствием пострадавшие районы.
По мнению современников, мало было не только в России, но и в мире таких ярких, талантливых и хорошо образованных молодых людей в высшем свете и правящих Домах, как наследник российского престола.
Цесаревич Николай Александрович был прекрасно образован: владел в совершенстве несколькими иностранными языками – английским, французским, немецким, отлично знал русскую и мировую историю и географию, глубоко разбирался в экономике и в военном деле. Будущий царь был широко эрудированным человеком: любил литературу, театр, музыку, прекрасно рисовал.