נולד כבן השמיני של הצאר פאוול הראשון. חונך במוסדות חינוכיים השייכים לצאר הרוסי. קיבל בעיקר חינוך צבאי. אחיו, הצאר אלכסנדר הראשון שלח אותו ללוות את המשלחת הצבאית הרוסית שנשאה ונתנה עם צרפת ושאר המעצמות האירופיות בזמן ולאחר מלחמות נפוליאון. ב-1823 ויתר אחיו קונסטאנטין על הכתר וניקולאי לאחר היסוסים רבים לקח על עצמו את תפקיד הצאר. במהלך הביניים שבין מות אלכסנדר והכתרת ניקולאי ניסו קציני צבא רוסיים (הדקבריסטים") לבצע מהפכה צבאית אך נכשלו. ניקולאי הוכתר ב-1925.