По возвращении он занялся другим делом — созданием Добровольного флота. В 1878 году при участии Александра Александровича было создано подконтрольное правительству Российское морское судоходное общество, основанное на добровольных пожертвованиях. На собранные три миллиона рублей общество купило три океанских парохода («Россия», «Москва» и «Петербург»), которые в военное время могли быть переоборудованы в крейсера. Они перевозили на родину русские войска из Турции, а затем совершали рейсы во Владивосток с военными и коммерческими грузами, привозя на обратном пути чай. В 1893 году Добровольный флот состоял уже из восьми пароходов.
Ещё одним увлечением цесаревича была отечественная история. В детстве он зачитывался историческими романами. «Мне приятно заявить, что “Последний Новик”, “Ледяной дом”, “Басурман”, вместе с романами Загоскина (“Юрий Милославский” и другие), были в первые годы молодости любимым моим чтением и возбуждали во мне ощущения, о которых я теперь с удовольствием вспоминаю. Я всегда был того мнения, что писатель, оживляющий историю своего народа поэтическим представлением её событий и деятелей в духе любви к родному краю, способствует оживлению народного самосознания и оказывает немаловажную услугу не только литературе, но и целому обществу», — писал он своему любимому автору Ивану Лажечникову в день пятидесятилетия его литературной деятельности.
Александр Александрович стал одним из инициаторов создания в мае 1866 года Императорского русского исторического общества и его почётным председателем. Участие цесаревича было не формальным: заседания общества, проходившие в его резиденции — Аничковом дворце, являлись приятным занятием и отдыхом от государственных дел. В деятельности Общества участвовали выдающиеся историки С. М. Соловьёв, В. О. Ключевский, Н. И. Костомаров, Н. Ф. Дубровин, П. П. Пекарский, В. И. Сергеевич, И. Е. Забелин, С. Ф. Платонов, В. С. Иконников, Н. Д. Чечулин, А. Н. Попов и пр. Их усилиями была проведена огромная работа по изучению и публикации относящихся к русской истории документов XV—XIX веков из отечественных и зарубежных архивов в Сборниках Русского исторического общества (с 1866 по 1916 год вышло 148 томов). Был издан монументальный справочник — 25-томный Русский биографический словарь.
Последние, наиболее тяжёлые годы царствования Александра II принесли новые заботы и неприятности — дефицит бюджета, ухудшение положения освобождённых крестьян, покушения революционеров. «Грустное и страшно тяжёлое положение», — считал наследник в декабре 1879 года. Назрел конфликт в императорской фамилии — роман Александра II с княжной Екатериной Долгоруковой завершился тайным браком. Придерживавшийся строгих взглядов на семейную жизнь цесаревич был возмущён поступком отца и появлением «светлейших князей Юрьевских». Возникла угроза коронования новой царицы, а там, глядишь, и появления конкурента законному наследнику. Чтобы примирить сына с мачехой, Александр II даже пошёл на хитрость.
Товарищ министра государственных имуществ А. Н. Куломзин рассказывал: «В это время я застал следующие обстоятельства. Император Александр II водворил княгиню Юрьевскую, жившую прежде на особой даче около Ялты, в свой дворец, т. е. в комнаты, ранее занимаемые императрицей Марией Александровной, ибо других комнат не было; наследник, которого государь вызвал в Ливадию, не хотел ехать, и граф Лорис-Меликов, исполняя желание государя примирить их, завлёк Александра Александровича, лживо удостоверив его высочество, что княгиня во дворце не живёт. Однако раз прибыв — обратно ехать невозможно. Водворился следующий порядок. Государь имел обыкновение каждое воскресенье приглашать к столу приезжавших в Ялту министров и другого звания высших чинов, причём в одно воскресенье по правую руку государя место занимала цесаревна Мария Фёдоровна и по левую руку государя — наследник, а в следующее воскресенье цесаревич с супругою уезжали на охоту или вообще в горы, а за столом обедала княгиня Юрьевская и прибывшие были ей представляемы».
Все неурядицы в общественной и придворной жизни цесаревич связывал с ослаблением императорской власти в ходе реформ. Царь же как будто решил, наконец, предоставить обществу некоторые политические права, в том числе в соответствии с планом Лорис-Меликова дать возможность представителям от губернских земских собраний и городов участвовать в особой совещательной комиссии по обсуждению законопроектов. Однако убийство Александра II и вступление на трон его сына всё изменило.
Вокруг резиденции нового императора в Гатчинском дворце постоянно дежурили патрули. «Верхи» были охвачены паникой; бывший наставник Александра III Победоносцев уговаривал его: «Когда собираетесь ко сну, извольте запирать за собою двери — не только в спальне, но и во всех следующих комнатах, вплоть до выходной. Доверенный человек должен внимательно следить за замками и наблюдать, чтоб внутренние задвижки у створчатых дверей были задвинуты».
