Tsaari oli 58-vuotias. Hän oli pitänyt rautaisessa otteessaan kuudesosaa maapallon pinta-alasta kolmenkymmenen vuoden ajan seurattuaan veljeään Aleksanteri I:tä vuonna 1825. Amerikkalainen diplomaatti kuvaili häntä ”kiistatta Euroopan komeimmaksi mieheksi”, mutta liberaalit Venäjällä ja ulkomailla pitivät häntä lähes karikatyyrinä kivikasvoisesta itsevaltiaasta, tunteettomasta, epäluuloisesta, joka määrätietoisesti halusi kontrolloida kaikkea ja vastusti jääräpäisesti kaikkia vakavia muutoksia. Hän itse alkoi tuntea olevansa velvollisuutensa marttyyri, joka kantoi ristiä, kunnes hänen voimansa loppuivat. Helmikuussa 1855 hän sai Pietarin seurapiirihäissä vilustumisen, joka paheni seuraavana päivänä, kun hän tarkasteli joukkoja, jotka olivat lähdössä Krimille. Mitään vakavaa vikaa ei näyttänyt olevan, ja vielä maaliskuun 1. päivän iltana, kun tsaarilla oli enää alle puoli vuorokautta elinaikaa jäljellä, hänen lääkärinsä, tohtori Mandt, vakuutti tsaaritar Aleksandralle, ettei hänen miehensä tilassa ollut mitään vaarallista.
Tänä yönä tohtori tajusi, että flunssa oli muuttunut keuhkokuumeeksi, ja yhdeltä aamulla hän kehotti tsaaria kutsumaan papin. Nikolai kysyi, tarkoittaako tämä, että hän oli kuolemassa. Lääkäri kertoi, että hänellä oli enää muutama tunti jäljellä. Tsaarin rohkeudessa ei todellakaan ollut mitään vikaa. Hän otti tilanteen vastaan tyynen arvokkaasti, kutsui papin toimittamaan hänelle sakramentit ja jätti perheensä, ystävänsä ja palvelijansa. Sitten hän palasi takaisin valtiollisiin asioihin ja käski poikaansa, tulevaa Aleksanteri II:ta, sanomaan hänen puolestaan hyvästit armeijalle ja erityisesti Sebastopolin urheille puolustajille ja kertomaan heille, että hän rukoilisi heidän puolestaan tuonpuoleisessa maailmassa. Kello viideltä hän saneli rauhallisesti Moskovaan, Varsovaan ja Berliiniin sähkösanomia, joissa ilmoitettiin hänen kuolemastaan, ja käski Aleksanterin käskeä kaartin rykmentit palatsiin, jotta ne voisivat vannoa uskollisuutta uudelle tsaarilleen hänen kuolemansa jälkeen.
Nikolain viimeisinä sanoina Aleksanterille hän kertoi halunneensa jättää pojalleen onnellisen, hyvin järjestetyn valtakunnan, mutta kaitselmus oli päättänyt toisin. ’Nyt menen rukoilemaan Venäjän puolesta’, kuoleva mies sanoi, ’ja teidän kaikkien puolesta. Venäjän jälkeen rakastin teitä enemmän kuin mitään muuta maailmassa. Palvelkaa Venäjää.”
Tohtori Mandt kirjoitti: ”En ole koskaan nähnyt kenenkään kuolevan näin. Tässä velvollisuuksien täyttämisessä viimeiseen hengenvetoon asti oli jotain yli-inhimillistä.”