Общая длина маршрута, пройденного наследником престола Российской империи составила более 51000 км, в том числе 15000 км по железным дорогам и 22000 км по морю. Во время посещения Японии на Николая было совершено неудачное покушение.

После Великого посольства Петра I, длительные поездки в образовательных целях стали важной частью обучения членов российского императорского дома. В 1890 году император Александр III принял решение проложить Транссибирскую магистраль, и его наследник Николай принял участие в церемонии открытия.

«Восточники» видели большой символический смысл в том, что будущий император направился не в Европу, как его предшественники, а на Восток — «в ту сторону, куда лежит историческая дорога, по которой продвигается русский народ» (слова Э. Ухтомского).

23 октября, после церковной службы в Гатчине цесаревич отправился поездом через Вену в Триест, где перешёл на борт крейсера «Память Азова». Такой маршрут был выбран, чтобы избежать возможных дипломатических трудностей с Османской империей, которая контролировала проливы Босфор и Дарданеллы.

Из Триеста экспедиция отправилась в порт Пирей, где Николай встретился со своей крёстной матерью Ольгой Константиновной и её мужем королём Греции Георгом I. Их сын принц Георг вошёл в качестве офицера в команду флагмана. Из Греции цесаревич отплыл в Порт-Саид в Египте. Пока корабль проходил по Суэцкому каналу, Николай со своей свитой пропутешествовал по Нилу до современного Асуана.

Из Суэца путь был продолжен в Аден, а 11 декабря корабль прибыл в Бомбей. Здесь Николай начал длительное путешествие через Индию, которое завершилось в Коломбо. В Индии Николай посетил все крупные достопримечательности, в том числе Тадж-Махал и Хармандир-Сахиб (Золотой храм). Здесь он также приобрёл многочисленные экзотические предметы искусств, которые были затем переданы в несколько российских музеев.

Покинув Цейлон 31 января, экспедиция отправилась в Сингапур, затем на остров Ява и в Бангкок. В Сиаме будущий император провёл неделю в гостях у короля Рамы V. Николай получил орден и ценные подарки. 13 марта он прибыл в Нанкин и началась китайская часть его путешествия. Цесаревич посетил чайные плантации и мануфактуры.
15 апреля 1891 года в сопровождении шести кораблей российского императорского флота Николай прибыл в Японию. Российский Тихоокеанский флот с цесаревичем сначала побывал в Кагосиме, затем в Нагасаки и в Кобе. Из Кобе цесаревич по суше добрался до Киото, где встретился с делегацией, возглавляемой принцем Арисугавой Тарухито. Поскольку это был первый визит наследника иностранного престола в Японию, и из-за быстрого роста военного влияния Российской империи на Дальнем востоке, японское правительство уделило большое внимание этому визиту, чтобы поспособствовать улучшению Российско-японских отношений. Цесаревич Николай проявил интерес к японским традиционным ремёслам, сделал себе татуировку. 29 апреля произошёл инцидент в Оцу, когда Николай был ранен в результате попытки убийства.

7 мая Николай отправился из Кобе и через четыре дня прибыл во Владивосток. Здесь он завершил официальную часть своей миссии и начал путешествие через всю Россию обратно в Санкт-Петербург. Он ехал по суше и по рекам через Хабаровку, Благовещенск, Нерчинск, Читу, Иркутск, Томск, Сургут, Тобольск, Тару, Омск и Оренбург, и вернулся в Санкт-Петербург поездом.

В честь визита будущего императора в нескольких сибирских городах были воздвигнуты триумфальные арки. В Чите в память о посещении наследником города был возведен обелиск (разрушен в советское время).

Идеолог востокофильского направления при дворе, князь Эспер Ухтомский, во время путешествия собирал этнографические сведения о посещённых местах. Позднее он опубликовал прекрасно иллюстрированный трёхтомный отчёт об экспедиции. Более 200 фотографий было сделано Владимиром Менделеевым, сыном Д. И. Менделеева, который был членом команды «Памяти Азова».

За время поездки по восточным странам и азиатской России цесаревичу было приподнесено несметное число даров, многие из которых по-своему уникальны. Значительная их часть сохраняется в Кунсткамере. Впервые связанные с путешествием артефакты были представлены публике в конце 2010 года в 11 залах Большого дворца музея-заповедника «Царицыно» в рамках выставки «Панорама империи».

В 1891 г. Фаберже изготовил яйцо «Память Азова», которое является миниатюрной копией одноимённого крейсера. Это произведение декоративно-прикладного искусства можно увидеть в Оружейной палате.

Хронология поездки:

23 октября (4 ноября) 1890: отправление из Гатчины
26 октября (7 ноября) 1890: отправление из Триеста
10 ноября (22 ноября) 1890-27 ноября (10 декабря) 1890: посещение Египта;
11 декабря (23 декабря) 1890: прибытие в Бомбей
11 декабря (23 декабря) 1890-31 декабря (12 января)

1891: путешествие по Индии
Бомбей
Агра
Лахор
Амритсар
Бенарес
Калькутта
Бомбей
Мадрас
31 декабря (12 января) 1891: прибытие на Цейлон
31 января (11 февраля) 1891: отправление из Коломбо
7 марта (19 марта) 1891: прибытие в Бангкок
13 марта (25 марта) 1891: отправление из Бангкока
23 марта (4 апреля) 1891: прибытие в Гонконг
15 апреля (27 апреля) 1891: прибытие в Нагасаки
29 апреля (10 мая) 1891: инцидент в Оцу:
6 мая (18 мая) 1891: празднование двадцатитрёхлетия Николая в Осаке
7 мая (19 мая) 1891: отправление из Кобе
11 мая (23 мая) 1891: прибытие во Владивосток
21 мая (2 июня) 1891: отправление из Владивостока
4 августа (16 августа) 1891: прибытие в Санкт-Петербург

Во время пребывания в Омске цесаревичем был заложен Успенский собор