В 1838—1839 годах цесаревич побывал в Европе: в Швеции, Пруссии, в немецких княжествах, Австрии, Италии, Ватикане, Голландии и Англии.
В сентябре 1840 года в Россию прибыла невеста цесаревича – принцесса Гессенского дома Мария. Вскоре 5 (17) декабря она приняла православие с именем Мария Александровна. На следующий день, 6 декабря, состоялось обручение Александра с Марией Александровной. А 16 (28) апреля 1841 года в Большой церкви Зимнего дворца состоялось их бракосочетание9.
После венчания государь с новобрачными появился на балконе Зимнего дворца. При этом царь и цесаревич оба были в казачьих мундирах. Восторгам и шумным восклицаниям несметной толпы, залившей Дворцовую площадь, не было конца. Торжество бракосочетания сопровождалось длинным рядом пиров и празднеств. 19-го апреля был дан парадный спектакль в Большом театре, за которым последовали балы в Зимнем дворце, в Михайловском дворце у великого князя Михаила Павловича и в дворянском собрании. И только после майского парада, где цесаревич командовал 2-ю гвардейской пехотной дивизией, молодые супруги, наконец-то, смогли уединиться в Царском Селе, где им был отведён Александровский дворец. Но и там оставались они недолго. Первопрестольная столица жаждала видеть царского первенца и его юную супругу.
Торжественный въезд в Москву состоялся 14 мая 1841 года. Государь лично ввёл цесаревну в святилище земли русской – Успенский собор. Там встретил молодых супругов тёплым приветственным словом митрополит Филарет. Десятидневное пребывание в Москве завершилось посещением Троицко-Сергиевой лавры и днём, проведённым юной четой в уединении дворца наследника, в селе Бородино. 29 мая они возвратились на летнее жительство в Царское Село.
Следует отметить, что в целом брак Александра Николаевича и Марии Александровны оказался весьма удачным и стабильным. У супругов родилось восемь детей: в 1842 году – Александра, в 1843 – Николай, в 1845 – Александр, будущий царь, в 1847 – Владимир, в 1850 – Алексей, в 1853 – Мария, в 1857 – Сергей и в 1860 – Павел. При этом только их старшая дочь, Александра, скончалась в младенческом возрасте, но четыре сына и вторая дочь, родившиеся до воцарения, росли, развивались и расцветали под попечительным взором нежно любивших их матери и отца. Царь Николай Первый являлся крёстным отцом у всех своих внуков, детей старшего сына. Новорождённые великие князья сразу же зачислялись в ряды армии, шефами полков.