Весной 1837 года вместе с Паткулем и Виельгорским, своими соучениками и друзьями, он сдал выпускные экзамены, заняв среди своих способных сверстников твердое первое место.
А после того, 2 мая, отправился он в первое большое путешествие по родной стране, которую ему предстояло если и не узнать, то хотя бы увидеть, чтобы представлять, чем и кем предстоит ему управлять, когда наступит его время.
Путешествие проходило весьма стремительно и походило на возвращение победителя-триумфатора с нолей победоносных сражений: всюду гремели пушки и звенели колокола. Сопровождавший Александра В. А. Жуковский писал, что эта поездка напоминала чтение книги, в которой августейший путешественник читает лишь оглавление. «После, — писал Жуковский, — он начнет читать каждую главу особенно. Эта книга — Россия». Останавливались они чаще всего в больших городах, и маршрут их был таков: Новгород, Вышний Волочек, Тверь, Углич, Рыбинск, Ярославль, Ростов Великий, Переяславль-Залесский, Юрьев-Польский, Суздаль, Шуя, Иваново, Кострома. Эти города проследовали беспрерывной чередой, потому что почти каждый день появлялся перед цесаревичем новый город с неизменными балами и фейерверками, депутациями, речами, приемами и тостами.
Разнообразие вносили только переходы с парохода на сушу — в экипажи, а затем снова — из экипажей на пароход. Так, доплыв до Ярославля, поехал Александр со свитой кружным путем до Костромы, а оттуда отправился через леса и деревни в Вятку, где в его честь должна была открыться богатая промышленная выставка Одним из ее устроителей был А. И. Герцен, сосланный в Вятку за вольнодумство и «распевание пасквильных песен, порочащих царствующую фамилию». Здесь вольнодумец и пасквилянт был принят на службу в губернское правление и, когда цесаревич приехал в Вятку, был приставлен к нему гидом.
Герцену было 25 лет, Александру — 19, и случилось так, что молодые люди с первого же взгляда понравились друг другу. Герцен откровенно рассказал о преследованиях жандармов, об университетской молодежи, о декабристах, сосланных в Сибирь, среди которых было немало его знакомых. Эта встреча произвела на цесаревича сильное впечатление и заставила задуматься о многом.
Из Вятки цесаревич проехал в Ижевск, а затем через Боткинские оружейные заводы добрался до Перми. Здесь он принял депутации ссыльных поляков и раскольников, ласково и внимательно выслушал их, хотя местные власти не советовали ему делать этого, и обрел среди них прочную репутацию народного заступника.
Двадцать шестого мая прибыл Александр в селение Решты, что лежало возле перевала через Уральский хребет, и в тот же день переехал границу Азии. К вечеру он был уже в Екатеринбурге, а потом объехал железоделательные заводы, золотые прииски и рудники, всюду встречаясь с купцами, заводчиками, инженерами, рабочими и самыми простыми людьми, выслушивая их всех и вникая в их рассказы и судьбы.
Тридцать первого мая он достиг границы Сибири. Там он посетил Тюмень и Тобольск, ставший самым восточным городом, который он навестил. На обратном пути Александр побывал в Челябинске и Златоусте, а потом заехал в Ялуторовск и Курган, где встретился с ссыльными декабристами. Он был опечален их несчастной судьбой и пообещал попросить у царя смягчения их участи.
Александр тут же написал Николаю письмо и, еще не успев возвратиться в Петербург, получил с фельдъегерем ответ о решительном облегчении их судьбы.
Побывав в Оренбурге, Казани, Симбирске, Саратове, Пензе, Тамбове, Воронеже и Туле, цесаревич поехал дальше по местам сражений Отечественной войны — от Смоленска до Бородина и в ночь с 23 на 24 июля въехал в Москву. Здесь, как и повсюду, он осмотрел все достопримечательности и святыни, провел обязательные смотры и парады, побывал на столь же обязательных торжественных обедах и балах и 9 августа отправился дальше. Теперь путь лежал во Владимир, Нижний Новгород, Рязань, Тулу, Курск, Харьков и Полтаву, после чего он прибыл в Вознесенск. Здесь, на берегах Южного Буга, у границ Новороссии, в «оазисе Херсонских степей», уже ожидали цесаревича Николай, Александра Федоровна и его сестра великая княжна восемнадцатилетняя Мария Николаевна.
Царя сопровождала большая блестящая свита, а на императорский смотр в Вознесенск было стянуто 350 эскадронов конницы и 30 батальонов пехоты. В день именин Николай подарил Александру село Бородино. Вслед за тем вся царская семья поехала в Николаев, Одессу и Севастополь и, осмотрев Крым, через Екатеринославль и Кременчуг проследовала в Киев. Однако и на этом путешествие не кончилось: впереди Александра ждали Полтава, Харьков, Таганрог, земля Войска Донского и его столица — Новочеркасск. Отсюда Александр и незадолго перед тем примкнувший к нему Николай почти без остановок помчались в Москву, где остановились на полтора месяца и лишь 10 декабря возвратились в Царское Село. Так завершилось путешествие цесаревича, длившееся более семи месяцев, во время которого он проехал многие тысячи верст и увидел столько нового, сколько не видел за все свои двадцать лет.