Это письмо нашло Великого князя уже в Ставке в Могилеве. Глубоко огорченный позицией Временного правительства, он немедленно сдал командование начальнику штаба Верховного главнокомандующего генералу от инфантерии М. В. Алексееву, а затем отправил Временному правительству письмо, в котором писал: «Рад вновь доказать мою любовь к Родине, в чем Россия до сих пор не сомневалась».
[419] Вскоре Николай Николаевич покинул Ставку и уехал в Петроград. 11 марта Великий князь был уволен от службы.
Выйдя в отставку, Николай Николаевич покинул Петроград и с семьей переехал жить в свое имение Чаир, расположенное в Крыму. В начавшейся в России Гражданской войне, несмотря на уговоры, он участия не принимал. 31 марта 1919 г. Великий князь эмигрировал из России на английском крейсере «Мальборо». 16 апреля из Константинополя на английском корабле «Лорд Нельсон» вместе с братом Петром Николаевичем он отбыл в Италию, где остановился в Генуе. В 1921 г. Николай Николаевич переехал во Францию, где оставался до конца жизни. В эмиграции он считался высшим руководителем всех русских военных организаций.
Несомненно, что былая популярность Великого князя в армии и тот факт, что он являлся последним законным Верховным главнокомандующим, назначенным еще Николаем II, предопределили его видное положение в среде русской эмиграции. Сам Николай Николаевич, правда, ни на какие должности и звания не претендовал, но его слово было весомо и значительно. Так, Русский общевоинский союз (РОВС) провозгласил Великого князя верховным вождем Русской армии. С большим уважением относились к нему и многие другие эмигрантские организации. На монархическом съезде в Рейхенгалле (Германия) имя Николая Николаевича звучало чаще всего. Как старший по возрасту член дома Романовых, он рассматривался многими в качестве законного претендента на российский престол, хотя сам он никаких монархических претензий никогда не высказывал. Известно, что после самопровозглашения Великого князя Кирилла Владимировича Императором Всероссийским Николай Николаевич заявил, что вопрос о монархии может решаться только русским народом и только на родной земле.
Умер Николай Николаевич 5 января 1929 г. в своем доме, расположенном в небольшом городе Кап-д’Антиб на юге Франции, и похоронен в Каннах в усыпальнице православного храма во имя Святого Михаила Архангела, расположенного на проспекте Александра III. На его надгробии из зеленого мрамора, не тускнея от времени, отливает серебром надпись: «Верховному главнокомандующему Русской армией, Его Императорскому высочеству Великому князю Николаю Николаевичу от российского зарубежного воинства».