Кавказкой армией командовал великий князь Михаил Николаевич. Эти назначения должны были укрепить престиж монархии. Однако оба великих князя весьма слабо подходили на роль командующих.

Николай Николаевич Старший, хотя долгое время состоял в армии, практически не имел боевого опыта, в Крымскую войну 1853 – 1856 годов в реальных боевых действиях он не участвовал. Будучи удостоенным ордена Святого Георгия 4 степени за Инкерманское сражение, великий князь реально в боевом столкновении под Инкерманом участия не принимал, находясь на значительном удалении от поля боя. После Николай Николаевич Старший командовал кавалерийской дивизией и Гвардейским корпусом. Он был упрям, но твёрдой волей не обладал.

При такой посредственной фигуре, как Николай Николаевич Старший, был необходим хороший начальник штаба. На эту должность прочили генерала Николая Николаевича Обручева (1830 – 1904), талантливого стратега, профессора академии Генерального штаба, автора стратегического плана войны с Турцией. Однако великий князь решительно отверг кандидатуру Н.Н. Обручева, огульно обвиняя его перед царём в либерализме.

Великий князь протежировал генералу Артуру Адамовичу Непокойчицкому (1813 – 1881). Он был малоподготовлен, но умел ловко сглаживать возникающие конфликты между военачальниками. Артур Адамович удачно исполнял роль посредника между главнокомандующим, руководителем осады Плевны графом Эдуардом Ивановичем Тотлебеном (1818 – 1884) и военным министром графом Дмитрием Алексеевичем Милютиным (1816 – 1912).

Главным недостатком штаба верховного командующего было отсутствие чёткого функционального распределения обязанностей. При главнокомандующем состояло огромное количество адъютантов и ординарцев.

Оставивший воспоминания старший адъютант главнокомандующего Дунайской армии генерал Михаил Александрович Глазекампф (1843 – 1913) сообщает, что на одном из обедов у великого князя собрался 101 человек. И это только избранные. Аппарат главной квартиры «непомерно растёт».

11 апреля 1877 года в Кишинёв с огромной свитой прибыл император Александр II. В императорской свите состояло несколько молодых великих князей, в том числе и Николай Николаевич Младший.

12(24) апреля 1877 года Россия объявила войну Турции. Русская армия перешла Румынскую границу и устремилась к Дунаю.

Сразу же к русской армии присоединилось болгарское ополчение. В румынском городе Проешты верховное командование вручило болгарам боевое знамя, созданное в Самаре. В торжественной процессии принимал участие и Николая Николаевич Младший. Он в свите отца посетил город Бухарест. Сопровождение главнокомандующего было внушительным. С великим князем в румынскую столицу прибыло 49 генералов и офицеров, в том числе: начальник штаба А.А. Непокойницкий, его помощник генерал Казимир Васильевич Левицкий (1835 – 1890). Формально визит был приурочен к 11-й годовщине царствования князя Кароля I Румынского (1839 – 1914). Но фактически главнокомандующий собирался вразумить Румынского монарха незамедлительно объявить войну Турции. Это был первый военно-дипломатический визит молодого Николая Николаевича.

Вояж Николая Николаевича Старшего удался и 9(12) мая 1877 года Румыния вступила в войну на стороне России.

В дальнейшем Николай Николаевич Младший состоял при отце, занимая пост почётного адъютанта. Он как член императорской фамилии принимает участие во всех мероприятиях штаба.

В главном штабе армии протекала обыкновенная светская жизнь. Николай Младший, как и другие великие князья, принимал участие в званных обедах у главнокомандующего и императора. Присутствовал на встречах императора Александра II с Румынским князем. Сопровождал отца в объездах войсковых соединений.