В конце лета 1915 года в тяжелейшей для России ситуации на фронтах император принял решение возложить на себя обязанности Верховного главнокомандующего и лично возглавить воюющую армию. Большинство министров выступили категорически против этого, считая, что возглавить армию во время ее отступления и неудач, в тот момент, когда в обществе назревало недовольство, активизировались революционеры, становилось чрезвычайно опасным. Любые новые провалы на фронте могли вызвать критику действий царя и настроить народ против монархии как таковой. Но император был неумолим, преданность стране и личная порядочность давали ему уверенность в том, что его святая обязанность в тяжелый для родины момент возглавить сопротивление врагам, не думая о собственной выгоде.
С сентября 1915 года император много времени проводил в Ставке в Могилеве, руководя военными действиями, выезжая в находящиеся на фронте части, организовывая снабжение армии и т. д., отдавая этому все силы. По мнению современников, армия с воодушевлением приняла новость о том, что теперь император стал Верховным. Авторитет верховного вождя безусловно сыграл важную роль в том, что русскому командованию в кратчайшие сроки удалось остановить отступление русской армии и организовать оборону. Также к началу 1916 года удалось улучшить снабжение армии боеприпасами и продовольствием. Более того, император постоянно знакомился с новыми видами вооружений, пытаясь в кратчайшие сроки перевооружить армию, обеспечить ее новыми видами оружия. Именно по его распоряжению в армию начали поступать ручные газовые гранаты, огнеметы (причем их было девять разных видов), развернуты массовые поставки противогазов. 3 февраля под Могилевом по приказу Николая II и в его личном присутствии были проведены испытания всех известных форм защиты от химического оружия. Лучший противогаз, разработанный известным ученым Н.Д. Зеленским, по приказу царя вскоре был запущен в массовое производство. Государь лично наградил разработчиков. Царь начал формировать отдельное элитное оперативное объединение, сосредоточив в нем отборные гвардейские части, для решения особых тактических задач.
Особое значение император придавал поддержанию высокого боевого духа в войсках. Считая, что не только его присутствие важно для офицеров и солдат, но и полезно, чтобы наследник престола также находился в Ставке, Государь осенью 1915 года решил взять с собой в Могилев цесаревича. Сын сопровождал его в поездках по фронтам, госпиталям, на встречах с отличившимися в боях частями.
Заполненное важными делами расписание Верховного главнокомандующего практически не оставляло времени на общение с семьей, хотя Государь тосковал по любимой жене и дочерям, остающимся в Царском Селе. Государыня почти каждый день писала мужу длинные, нежные письма, в которых подробно рассказывала обо всем, что происходило