Родился 17 (29) апреля 1818 года в 11 часов утра в Архиерейском домеЧудова монастыря в Кремле, куда вся императорская фамилия прибыла в начале апреля для говенья и встречи Пасхи. Поскольку у старших братьев Николая Павловича сыновей не было, младенец уже тогда воспринимался как потенциальный престолонаследник. По случаю его рождения в Москве был дан салют в 201 пушечный залп. Шарлотта Ливен 5 мая внесла младенца в собор Чудова монастыря, где московский архиепископ Августин совершил над младенцем таинства крещения имиропомазания, в честь чего Марией Фёдоровной был дан торжественный ужин. Александр — единственный уроженец Москвы, стоявший во главе России с 1725 года.
Получил домашнее образование под личным надзором своего родителя, который уделял вопросу воспитания наследника особое внимание. Его «наставником» (с обязанностью руководства всем процессом воспитания и образования и поручением составить «план учения») и учителем русского языка был В. А. Жуковский, учителем Закона Божия и Священной истории — просвещённый богослов протоиерей Герасим Павский (до 1835), военным инструктором — капитан К. К. Мердер, а также М. М. Сперанский (законодательство), К. И. Арсеньев (статистика и история), Е. Ф. Канкрин (финансы), Ф. И. Брунов (внешняя политика), академик Э. Д. Коллинз (арифметика), К. Б. Триниус (естественная история).
По многочисленным свидетельствам, в юношеском возрасте был весьма впечатлителен и влюбчив. Так, во время поездки в Лондон 1839 у него возникла мимолётная влюблённость в юную королеву Викторию(впоследствии, как монархи, они испытывали взаимную неприязнь и вражду).
Клімат,чистота води ,чистота довкілля