В августе того же года любимый дворец великого князя в Ореанде сгорел из-за нелепой случайности. Константин Николаевич переселился в маленький домик, получивший название Адмиральского, а ранее известный как Императорский, поскольку здесь император Александр I в 1825 году почувствовал первые приступы болезни, которая вскоре свела его в могилу.
Осенью Константин Николаевич с Кузнецовой и детьми уехал во Францию — Ниццу и Париж. В Ореанду он вернулся весной следующего года. Великий князь надеялся со временем на свое возвращение в Петербург на другое поприще — ученое, на должность президента Академии наук и главного начальника разных обсерваторий и тому подобных учреждений. Однако в 1889 году Константин Николаевич тяжело заболел. Вследствие паралича у него отнялась левая сторона, пропала речь. Он переехал в Павловск.
Сергей Юльевич Витте писал: «Только когда перед своей смертью великий князь приехал в Петербург и поселился в Павловске в настоящей своей семье, император Александр III приехал к великому князю, отнесся к нему чрезвычайно благосклонно и почтительно, как к своему дяде. Тогда только, за несколько дней до смерти, великий князь понял всю доброту и честность государя и, мне известно, когда к нему подошел император, Константин Николаевич, уже не будучи в состоянии говорить, взял его руку и поцеловал в знак своего преклонения перед главой царской семьи».
Сын Константина Николаевича, Константин Константинович, ставший известным как поэт и скрывавшийся под псевдонимом «К. Р.», дает более точное описание поведения своего отца во время этой встречи в своем дневнике. 10 октября 1889 года он писал: «Папá плакал, закрывал лицо рукою, притягивал к себе государя и целовал его…» Умер Константин Николаевич в январе 1892 года в Павловске.
Судя по воспоминаниям современников, великий князь Константин Николаевич очень любил своего старшего сына Николая и не жалел ни средств, ни времени на его воспитание. Следуя традициям императорской династии, Николай Константинович стал военным. Первым из великих князей он окончил Николаевскую академию Генштаба, получил серебряную медаль и был зачислен в Конногвардейский полк. Став самостоятельным, Николай Константинович начал вести фривольную жизнь и к двадцати годам «заработал сифилис». Вскоре он увлекся симпатичной и обольстительной кокоткой — американкой Генриеттой Блекфорд (будущей писательницей Фанни Лир), намного старше его. Они отправились в путешествие по Европе. Николай всюду одаривал ее по-царски, делал дорогие подарки. Стремясь разорвать эту скандальную связь, великий князь Константин Николаевич добился того, что уже в звании полковника его сын был направлен в далекий Туркестан и принял участие в Хивинском походе. Однако разлука еще более сблизила влюбленных. Николай переводил на счет своей подруги огромные суммы…
О случившемся в апреле 1874 года рассказывает дневниковая запись военного министра Дмитрия Алексеевича Милютина: «Сегодня утром государь (Александр II. —
Обо всем этом император рассказал цесаревичу Александру Александровичу.