ولد نيكولاس في قصر غاتشينا في غاتشينا من والدين دوق الكبير بول، والدوقة الكبرى ماريا فيودوروفنا من روسيا (المولودة صوفي دوروثيا من فورتمبرغ). بعد خمسة أشهر من ولادته، توفيت جدة، كاثرين العظمى، وأبويه أصبحوا إمبراطورًا وإمبراطورة روسيا. كان شقيقًا أصغر للإمبراطور الإسكندر الأول من روسيا، الذي خلف العرش في عام 1801، والدوق الكبير كونستانتين بافلوفيتش من روسيا. يقول ريسانوفسكي إنه كان "أوسع رجل وسيم في أوروبا، ولكن أيضًا ساحر كان يتمتع بصحبة أنثى وكان غالباً في أفضل حالاته مع الرجال". في 13 يوليو 1817، تزوج نيكولاس من الأميرة شارلوت من بروسيا (1798-1860), والتي بعدها اتخذت اسم ألكساندرا فيودوروفنا عندما اعتنقت على الأرثوذكسية.
قصر جاتشينا في جاتشينا