В октябре 1854 г. Император Николай Павлович послал двух своих сыновей в Севастополь с тем, чтобы они разделили с войсками боевые труды и опасности. Великие Князья Николай Николаевич и Михаил Николаевич участвовали в Инкерманском сражении 24 октября. В этот день после сражения они посетили Севастополь и побывали на бастионах и батареях, где передали защитникам царское спасибо. В это время почти все батареи были в действии, и в особенности на Малаховом кургане огонь был неумолкаемый; во всю дорогу гром ядер и свист штуцерных пуль провожали Вел. Князей. На Малаховом кургане почти к их ногам упали два неприятельских ядра, третьим засыпало прислугу и, наконец, бомба перед их глазами разрушила здание. Гарнизон с восторгом смотрел на дорогих царю и России детей.
Князь Меншиков в своем донесении государю писал, что Вел. Кн. Николай Николаевич и Михаил Николаевич явили себя на поле битвы вполне достойными высокого своего звания и служили примером настоящей воинской доблести. Присутствие их посреди огня побуждало всех и каждого к исполнению священного долга Царю и отечеству. За выказанные Вел. Кн. воинские доблести князь Меншиков повергал государю о награждении их орденом Св. Георгия 4-й степени. Лестный отзыв главнокомандующего о воинских доблестях юных сыновей царских доставил истинную отраду родительскому сердцу государя. Император пожаловал Вел. Кн. Николаю Николаевичу и Михаилу Николаевичу орден Св. Георгия 4-й степени.
Во второй раз Вел. Кн. приехали в Севастополь 15 января 1855 г. В это время усиление обороны Северной стороны получило большое развитие. На Вел. Кн. Николая Николаевича было возложено заведование работами по возведению укреплений на северной стороне, а на Вел. Кн. Михаила Николаевича – вооружение этих укреплений. При неутомимой деятельности Их Высочеств постройка укреплений шла настолько успешно, что к концу февраля они были вооружены 191 орудием.
Заведование это продолжалось месяц времени, до отъезда Вел. Кн. в Петербург по случаю кончины Императора Николая Павловича.
