Впрочем, хотя Первопрестольная управлялась непосредственно гражданским губернатором и местной городской думой, с появлением в ней Великого князя ситуация изменилась. По новому Городовому положению 1892 года вертикаль власти усиливалась на местах и генерал-губернатор получал функции прямого муниципального управления. Без его решений и координации теперь не делалось ничего. Но Сергей Александрович не только «утверждал» и «контролировал». Как настоящий хозяин он лично вникал в городские дела и, проявляя живой интерес ко всему происходящему в Москве, стремился поднять её до уровня европейской столицы.
Невозможно найти в московской жизни такого вопроса, на который Великий князь не обратил бы внимания. Строительство, благоустройство, санитарная обстановка, водоснабжение, транспорт, электрификация, общественный порядок... Перемены к лучшему не заставили себя ждать. Причём столь разительные, что вызывали удивление. «Видел моего товарища Нарышкина, — писал состоящий при Великом князе полковник М. П. Степанов, — он был в Москве и очарован превращением Москвы в такой чистый и цивилизованный город. Он говорит, что много слышал о переменах там, но что виденное превзошло его ожидания: он исколесил всю Москву и везде нашёл чистоту, порядок, благоустройство и чудные новые здания».
Однако прежде всего Сергей Александрович видел древнюю столицу истинным сердцем России, неустанно трудясь над превращением её в образец, в неприступную твердыню всего русского и православного, в надёжную опору власти и порядка, в центр науки и культуры. Он активно сотрудничал с духовенством, поддерживал инициативы учёных, помогал художникам и артистам. Большое внимание генерал-губернатор уделял вопросам просвещения, духовно-нравственного воспитания, борьбе с общественными пороками. Руководя Императорским Историческим музеем (ныне Государственный исторический музей), Великий князь содействовал улучшению его материального положения, пополнению коллекции и превращению в крупный научно-просветительский центр, где стали проводиться конгрессы, общественные съезды, художественные выставки и познавательные лекции. Возглавив Комитет по устройству Музея изящных искусств им. Александра III (ныне ГМ ИИ им. А. С. Пушкина), он будет стремиться превратить задуманное учреждение в собрание мирового уровня. Историческое же прошлое самой Москвы Сергею Александровичу было крайне дорого, и потому в поле его зрения всегда оставались вопросы о сохранении её памятников, о реставрационных и археологических работах.
Огромное внимание уделялось социальным задачам. Они включали заботы о детских приютах, о бедных и престарелых, о семьях осуждённых... С 1893 года, когда до Москвы докатилась эпидемия холеры, под попечением Великого князя находился район Хитрова рынка, или знаменитая «Хитровка» — грязные трущобы с ночлежками и с самой подозрительной публикой от криминальных элементов до опустившихся бродяг. В этом мрачном месте, куда рисковал заглянуть не всякий городовой, он побывает не единожды и будет регулярно выделять личные средства на содержание там дешёвых столовых.
Так о существовании «московского дна» узнает Елизавета Фёдоровна. Узнает и о других насущных проблемах Первопрестольной, требующих срочного решения. Оставаться в стороне она, конечно, не сможет. Супруг возглавлял или патронировал множество общественных организаций, стремившихся помочь нуждающимся, и уже летом 1891 года в названии одного из них (Московского приюта для добровольно следующих в Сибирь семейств ссыльных) появляются слова «Сергиево-Елизаветинское». Через некоторое время оба они посетят это учреждение, осмотрев и саму тюрьму вместе с её больницей. Перед Великой княгиней места заключения с их тяжёлой реальностью представали впервые, Сергею Александровичу тюрьмы показывали ещё в детстве, во время обучения, но и он был вынужден признаться: «Вчера были в тюремном приюте, который носит наши имена, и в самой тюрьме; обошли всех и всё. Какое гнетущее впечатление производит звук кандалов!»
Важную часть в обязанностях генерал-губернатора составляли протокольные мероприятия, дополнявшиеся светскими обычаями и традициями. Следовало принимать представлявшихся людей, делать визиты, участвовать в праздниках. «Нас рвут на клочки буквально, — жаловался Сергей младшему брату, — то открывать какой-нибудь съезд, то посетить благотворительный базар, то праздновать 25-летие или 50-л. какой-нибудь школы, то быть на выставке кустарных изделий, то открытие школы ремесленно-художественной, то выставку старинных картин и вещей et ainsi de suite (и так далее. —