С рождения титуловался Его императорское высочество (государь) великий князь Николай Александрович. После гибели 1 марта 1881 года деда, императора Александра II, получил титул наследника цесаревича.
Полный титул Николая II как императора: «Божиею поспе́шествующею милостию Николай Вторы́й, император и самодержец Всероссийский, Московский, Киевский, Владимирский, Новгородский; царь Казанский, царь Астраханский, царь Польский, царь Сибирский, царь Херсонеса Таврического, царь Грузинский; государь Псковский и великий князь Смоленский, Литовский, Волынский, Подольский и Финляндский; князь Эстляндский, Лифляндский, Курляндский и Семигальский, Самогитский, Белостокский, Корельский, Тверский, Югорский, Пермский, Вятский, Болгарский и иных; государь и великий князь Новагорода низовския земли́, Черниговский, Рязанский, Полотский, Ростовский, Ярославский, Белозерский, Удорский, Обдорский, Кондийский, Витебский, Мстиславский и всея северныя страны́ повелитель; и государь Иверския, Карталинския и Кабардинския земли́ и области Арменския; Черкасских и Горских князей и иных наследный государь и обладатель, государь Туркестанский; наследник Норвежский, герцог Шлезвиг-Голштейнский, Стормарнский, Дитмарсенский и Ольденбургский и прочая, и прочая, и прочая».
После Февральской революции, стал именоваться Николай Александрович Романов (ранее фамилия «Романов» членами императорского дома не указывалась; на принадлежность к роду указывали титулы: великий князь, император, императрица, цесаревич и т. п.).
В связи с событиями на Ходынке и 9 января 1905 года прозван радикальной оппозицией «Николаем Кровавым»; с таким прозвищем фигурировал в советской популярной историографии. Супруга приватно звала его «Ники» (общение между ними было преимущественно на английском языке).
Кавказские горцы, проходившие службу в Кавказской туземной конной дивизии императорской армии, величали государя Николая II «Белым Падишахом», тем самым покaзывая свое уважение и преданность русскому императору.