Nicholas lahir di Istana Gatchina di Gatchina dari Grand Duke Paul, dan Grand Duchess Maria Feodorovna dari Rusia (née Sophie Dorothea dari Württemberg). Lima bulan setelah kelahirannya, neneknya, Catherine the Great, meninggal dan orang tuanya menjadi kaisar dan permaisuri Rusia. Dia adalah adik dari Kaisar Alexander I dari Rusia, yang berhasil naik takhta pada tahun 1801, dan dari Grand Duke Konstantin Pavlovich dari Rusia. Riasanovsky mengatakan dia adalah, "orang paling tampan di Eropa, tetapi juga seorang pesona yang menikmati perusahaan feminin dan sering berada di yang terbaik dengan pria".Pada tanggal 13 Juli 1817, Nicholas menikahi Putri Charlotte dari Prusia (1798-1860), yang kemudian pergi dengan nama Alexandra Feodorovna ketika dia dikonversi ke Ortodoks. Orang tua Charlotte adalah Frederick William III dari Prussia dan Louise Frederick dari Prussia-Strecklenburg.
Istana Gatchina di Gatchina