По достижении совершеннолетия 22 апреля 1834 (день принесения им присяги) наследник-цесаревич был введён своим отцом в состав основных государственных институтов империи: в 1834 в Сенат, в 1835 введён в состав Святейшего Правительствующего Синода, с 1841 член Государственного совета, в 1842 — Комитета министров.

В 1837 году Александр совершил большое путешествие по России и посетил 29 губерний Европейской части, Закавказья и Западной Сибири, а в 1838—1839 годах побывал в Европе.

Воинская служба у будущего императора проходила довольно успешно. В 1836 году он уже стал генерал-майором, с 1844 года полный генерал, командовал гвардейской пехотой. С 1849 года Александр — начальник военно-учебных заведений, председатель Секретных комитетов по крестьянскому делу 1846 и 1848 годов. Во время Крымской войны 1853—1856 годов с объявлением Петербургской губернии на военном положении командовал всеми войсками столицы.