С 1855 г. после воцарения старшего брата Александра II Михаил Николаевич стал членом Государственного совета. С 1856 г. – глава артиллерийского ведомства, с 1857 г. – начальник артиллерии гвардейских кавалерийских корпусов. Он руководил заменой гладкоствольных артиллерийских орудий на нарезные. Михаил Николаевич открыл курсы высших специальных знаний в Артиллерийской академии, артиллерийские школы при артиллерийских дивизиях, увеличил число артиллерийских полигонов. В 1860 г. произведен в генералы от артиллерии. В 1860–1862 гг, – главный начальник военно-учебных заведений.
В 1862–1881 гг. Михаил Николаевич стал наместником на Кавказе и главнокомандующим Кавказской армией. Его гибкая миротворческая политика привела в 1864 г. к окончанию Кавказской войны. За Россией были окончательно закреплены Предкавказье и Западный Кавказ, прекращены войны в Чечне и Дагестане. При нем на Кавказе было отменено крепостное право, проведены административная, судебная, военная, финансовая и др. реформы. Во время русско-турецкой войны 1877–1878 гг. командовал Кавказской армией. Когда в 1881 г. на престол взошел его племянник,
Александр III, Михаил Николаевич оставил службу на Кавказе и занял высший государственный пост в России – председателя Государственного совета. При всей занятости он продолжал заниматься делами артиллерии. С 1903 г. Михаил Николаевич тяжело болел и умер от склероза на свой вилле в Каннах.
Старший сын Великого князя Михаила Николаевича и Великой княгини Ольги Федоровны. Свое детство он провел на Кавказе. Николая Михайловича, как и его младших братьев, воспитывали очень строго. После успешной сдачи выпускного экзамена в Тифлисской классической гимназии он поступил на военную службу. Он служил на Кавказе, участвовал в качестве ординарца отца в русско-турецкой войне 1877–1878 гг., затем окончил Николаевскую академию генерального штаба. Николай Михайлович ушел в отставку с военной службы в 1903 г. в чине генерал-лейтенанта.
Подлинным призванием великого князя были история и энтомология – наука о насекомых, та ее область, которая занимается чешуекрылыми, т. е. бабочками. В 1878 г. его приняли в действительные члены Русского энтомологического общества, а в 1881 г. избрали почетным президентом. Николай Михайлович собрал крупнейшую по сей день в России коллекцию бабочек, содержащую 110 220 экземпляров. В 1900 г. он подарил коллекцию Зоологическому музею Императорской академии наук в Санкт-Петербурге. Он подготовил 9-томное издание «Научные исследования («мемуары») по чешуекрылым» (1884–1901 гг.), выходившее под его редакцией на французском и немецком языках. Он свободно владел шестью языками.
Николай Михайлович прославился и как крупный историк. Он был признанным специалистом по истории царствования Александра I, оставил работы о его сподвижниках, об императрице Елизавете Алексеевне. Ему принадлежит инициатива издания справочника-альбома «Русские портреты XVIII–XIX вв.» с приложением биографий портретируемых. Бесценным начинанием Николая Михайловича стала подготовка многотомного справочника по русскому некрополю, т. е. списков захоронений, надгробных надписей и эпитафий с кладбищ Москвы, Петербурга и других городов. За свои работы Николай Михайлович был избран почетным членом Императорской академии наук. Человек свободного ума, Николай Михайлович бравировал своим либерализмом. Он считался сторонником парламентаризма и даже республиканцем. Судя по всему, Николай Михайлович стоял в оппозиции курсу Николая II, особенно в последние годы его царствования. 1 ноября 1916 г. он даже написал императору пространное письмо с призывом прервать пагубное влияние императрицы на политические события. После убийства Распутина Николая Михайловича на два месяца выслали в его херсонское имение Грушевку.
Февральские события Николай Михайлович встретил с большим воодушевлением, вернулся в Петроград. По декрету Совета комиссаров Петроградской трудовой коммуны от 26 марта 1918 г. Николая Михайловича выслали в Вологду, где он и прожил несколько месяцев. Потом его арестовали и перевезли в Петроград. Академия наук, где великий князь состоял почетным членом, направила в Совнарком письмо с ходатайством о его освобождении. За Николая Михайловича хлопотал и Максим Горький, но все было безуспешно. В конце января 1919 г. он и трое других великих князей были расстреляны в Петропавловской крепости.
