Storkors av Æreslegionen (1896) Médaille militaire (1915) 1. klasse av Sankta Annas orden (1856) Den hvite ørns orden (1856) 1. klasse av Sankt Stanislaus-ordenen (1865) 3. klasse av Sankt Vladimirs orden (1884) 2. klasse av Sankt Vladimirs orden (1890) 1. klasse av Sankt Vladimirs orden (1896) Sankt Aleksander Nevskij-ordenen (1856) Stjerneordenen (1878) Andreasordenen (1856) Gullsverd for tapperhet (1877) 3. klasse av St. Georgordenen (1914) 4. klasse av Sankt Georgsordenen (1877) 2. klasse av Sankt Georgsordenen (1915) Storkorsridder av Italias kroneorden Frelserens orden Sankt Stefans orden
Storfyrst Nikolaj ble offiser i 1872 og deltok i Den russisk-tyrkiske krig i staben hos sin far som var øverstkommanderende. I løpet av denne krigen utmerket han seg ved to anledninger. Han gikk den lange veien gjennom de militære gradene fram til 1884, da han ble utnevnt til kommandant for den keiserlige vaktstyrken, Gardehussar-regimentet. Han var kjent som en streng kommandant, men ikke mislikt av troppene. Politisk sto han for panslavismen, og han var en dypt religiøs mann.
I 1895 ble storfyrst Nikolaj inspektør for kavaleriet, en post han hadde fram til utbruddet av Den russisk-japanske krig ti år senere. Her fikk han ingen egen kommando, og det er antatt at tsaren ville unngå at noen fra Romanov-familien skulle gjøre en dårlig figur i en krig russerne håndterte svakt. Samtidig er det antatt at tsaren ville sikre seg lojale kommandanter hjemme. Dette fratok Nikolaj muligheten til å få praktisk felterfaring.
1905-revolusjonen
Under 1905-revolusjonen spilte Nikolaj en viktig rolle. Tsaren regnet med at storfyrst Nikolaj var den eneste med tilstrekkelig prestisje til å kunne ta rollen som leder i et militært diktatur, men i stedet tvang han fetteren til å godta kravene som var utformet av Sergej Witte. Tsarina Alexandra tilga aldri Nikolaj dette.
Fra 1905 og fram til utbruddet av første verdenskrig var Nikolaj øverstkommanderende for styrkene i militærdistriktet St. Petersburg. Han ble her kjent for å utnevne dyktige offiserer til høye posisjoner, selv om de hadde ikke-adelig bakgrunn.
Første verdenskrig
Nikolaj ble utnevnt til øverstkommanderende for den keiserlige russiske hæren ved utbruddet av første verdenskrig i 1914. 22. mars 1915 ble han tildelt Sankt Georgsordenen etter den vellykkede beleiringen av befestningene i Przemyśl. I september 1915 ble han imidlertid avskjediget da tsar Nikolaj II selv overtok kommandoen direkte etter råd fra Grigorij Rasputin. Storfyrst Nikolaj ble i stedet utnevnt til visekonge og øverstkommanderende for de russiske styrkene under kampene i Kaukasus. Men den drivende kraft i dette felttoget fra russisk side var Nikolaj Judenitsj.
Etter tsarens abdikasjon som følge av februarrevolusjonen i 1917, ble Nikolaj igjen en kort periode russisk øverstkommanderende. Han var da fortsatt i Kaukasus. Georgij Lvov kansellerte denne utnevnelsen, og Nikolaj ble i stedet internert på Krim som da var under kontroll av Den hvite armé. Han satt i husarrest i nesten to år. I april 1919, rett før Den røde armé inntok halvøya, ble han evakuert sammen med sin hustru med det britiske slagskipet HMS «Marlborough».
Eksil
Etter noen måneder i Genova som gjest hos svogeren Viktor Emmanuel III av Italia, slo han og hustruen seg ned i et lite hus utenfor Paris. Her ble han beskyttet av det franske hemmelige politiet og en liten gruppe lojale kosakker, og han ble en av lederne av den russiske, monarkistiske eksilbevegelsen.
Nikolaj hadde stor internasjonal anerkjennelse som offiser. Han giftet seg i Jalta i 1907 med sin brors svigerinne, prinsesse Anastasia av Montenegro (1868–1929). De ble barnløse.
^abThe Peerage, oppført som Nikolai Nikolaievich Romanov, Grand Duke of Russia, The Peerage person ID p11118.htm#i111175, besøkt 9. oktober 2017[Hentet fra Wikidata]
^ESBE / Nikolaj Nikolajevitsj Mladsjij, «... родился 6 ноября 1866 г.»[Hentet fra Wikidata]
^EB-12 / Nicholas (Russian Grand Duke), «... was born Nov. 6 1856.»[Hentet fra Wikidata]
^Encyclopædia Britannica Online, oppført som Nicholas Russian grand duke, Encyclopædia Britannica Online-ID biography/Nicholas-Russian-grand-duke, besøkt 9. oktober 2017[Hentet fra Wikidata]
^ The Peerage person ID p11118.htm#i111175, besøkt 7. august 2020[Hentet fra Wikidata]
^ESBE / Nikolaj Nikolajevitsj Mladsjij[Hentet fra Wikidata]