Здесь следует заметить, что любимым полком российской гвардии для Николая I был его шефский лейб-гвардии Измайловский полк. Император за редким случаем носил военный мундир, который очень хорошо шел ему, свидетельством чего стали многочисленные портреты и записки мемуаристов. Почти всегда это был измайловский офицерский мундир.

Став по должности главным начальником военных инженеров, Николай Павлович поставил себе задачей, во-первых, создать русский военно-инженерный офицерский корпус, чтобы избавиться от необходимости приглашать иностранных инженеров. И, во-вторых, обезопасить границы (прежде всего европейские) России постройкой крепостей по последнему слову фортификационной науки. Венценосный старший брат такие желания младшего брата только одобрил, что выразилось в повышенных отчислениях из государственной казны на военно-инженерное дело.

Генерал-инспектор заботился о профессиональной и строевой выучке подчиненных ему воинских чинов. В 1816 году он собственноручно написал для них «Общее наставление для обучения и занятий саперных и пионерных батальонов», которое в армейских условиях мирного времени имело долгую жизнь.

До своего восхождения на императорский престол Николай Павлович сделал в инженерных войсках очень многое. По его инициативе в 1819 году учреждается Главное инженерное училище, впоследствии на базе которого были образованы Николаевская инженерная академия и Николаевское инженерное училище. Они носили имя своего создателя. Для училища младший брат выпросил у старшего брата-венценосца пустовавший тогда Михайловский замок, в чем тот ему не отказал.

Вводится бригадное управление в инженерных войсках. В русской армии появляются коннопионеры, то есть конные саперы. Это было новое слово в армейской организации, на которое сразу же обратили внимание в европейских столицах. Из артиллерийского ведомства в ведомство инженерное передаются понтонные части, на что имелись серьезные основания. Их обоснованность подтвердит ближайшая война с Турцией, когда русской армии в очередной раз пришлось форсировать полноводный Дунай.

Новую жизнь получает крепостное строительство. Обновляются крепости Динабург, Бобруйск, Свеаборг. Первая из них защищала со стороны моря Ригу, вторая стояла на перекрестке важных дорог в центре Белоруссии, третья на юге Финляндии контролировала проход по Финскому заливу к северной столице России и Кронштадту. Во время начальствования Николая Павловича на модернизацию крепостей казной было израсходовано около 15 миллионов рублей, огромная по тому времени сумма.

Работы «по инженерной и крепостной части» Николаем Павловичем велись, по распоряжению императора, под самым строгим присмотром всесильного временщика А.А. Аракчеева, который уже тогда отличался в категоричности суждений и принимаемых лично им решений. В отсутствие государя он не терпел никаких возражений. Великий князь таким контролем весьма тяготился, и потому его отношения с Аракчеевым строились только на служебной основе и не более того. Став государем, он сразу удалит от кормила власти фаворита старшего брата.

Великому князю принадлежала идея создания в 1823 году школы гвардейских подпрапорщиков и кавалерийских юнкеров. В последующем она превратилась в столичное Николаевское кавалерийское училище, ведущее среди себе подобных в начале ХХ века (Тверского и Елизаветградского кавалерийских училищ). В Санкт-Петербурге учились и будущие казачьи офицеры, но в малом числе, поскольку основная масса их готовилась в Новочеркасском и Оренбургском казачьих училищах.