Император много сделал для подъема обороноспособности страны, усвоив тяжелые уроки русско-японской войны. Пожалуй, самым значимым его деянием было возрождение русского флота, которое спасло страну в начале Первой мировой войны. Оно произошло против воли военных чиновников. Император даже вынужден был отправить в отставку великого князя Алексея Александровича. Военный историк Г. Некрасов пишет: «Необходимо отметить, что, несмотря на свое подавляющее превосходство в силах на Балтийском море, германский флот не предпринял никаких попыток прорваться в Финский залив, с тем, чтобы одним ударом поставить Россию на колени. Теоретически, это было возможно, так как в Петербурге была сосредоточена большая часть военной промышленности России. Но на пути германского флота стоял готовый к борьбе Балтийский флот, с готовыми минными позициями. Цена прорыва для германского флота становилась недопустимо дорогой. Таким образом, уже только тем, что он добился воссоздания флота, император Николай II спас Россию от скорого поражения. Этого не следует забывать!»
Военные таланты государя были в полной мере раскрыты на посту Верховного главнокомандующего. Уже самые первые решения нового главкома привели к существенному улучшению положения на фронте. Так, он организовал проведение Вильно-Молодеческой операции (3 сентября— 2 октября 1915 года). Государь сумел остановить крупное наступление немцев, в результате которого был захвачен город Борисов. Им была издана своевременная директива, предписывающая прекратить панику и отступление. В результате был остановлен натиск 10-й германской армии, которая была вынуждена отойти — местами совершенно беспорядочно. 26-й Могилевский пехотный полк подполковника Петрова (всего 8 офицеров и 359 штыков) пробрался к немцам в тыл и в ходе внезапной атаки захватил 16 орудий. Всего русские сумели захватить 2000 пленных, 39 орудий и 45 пулеметов. «Но самое главное, — отмечает историк П. В. Мультатули, — войскам снова вернулась уверенность в способности бить немцев».
Россия определенно стала выигрывать войну. После неудач 1915 года наступил триумфальный 1916 год — год Брусиловского прорыва. Входе боев на Юго-Западном фронте противник потерял убитыми, ранеными и попавшими в плен полтора миллиона человек. Австро-Венгрия оказалась на пороге разгрома.
Характерно, что назначение Брусилова командующим Юго-Западного фронта было личной инициативой государя. Это отлично видно хотя бы из царской переписки. В марте 1916 года царь сообщает своей супруге: «Я намерен прикомандировать старика Иванова к своей особе, — пишет Николай II 10 марта 1916 года, — а на его место назначить Брусилова или Щербачева; вероятно, первого». Позднее государь сделает окончательный выбор: «Старого Иванова, — пишет он 14 марта 1916 года, — заменит Брусилов».
Именно Николай II оказал поддержку Брусиловскому плану наступления, с которым были не согласны многие военачальники. Так, план начальника штаба Верховного главнокомандующего М. В. Алексеева предусматривал мощный удар по противнику силами всех фронтов, за исключением фронта Брусилова. Последний считал, что и его фронт тоже вполне способен к наступлению, с чем были не согласны другие командующие фронтов. Однако Николай II решительно поддержал Брусилова, и без этой поддержки знаменитый прорыв был бы попросту невозможен.
Особо отметим, что государь принимал абсолютно все важные решения, способствующие победоносным действиям, именно сам — без влияния каких-либо «добрых гениев». Совершенно необоснованно мнение, согласно которому русской армией руководил Алексеев, а царь находился на посту главкома ради проформы. Это ложное мнение опровергается телеграммами самого Алексеева. Например, в одной из них на просьбу прислать боеприпасы и вооружение Алексеев отвечает: «Без Высочайшего соизволения решить этот вопрос не могу».
У. Черчилль пишет по этому поводу: «Мало эпизодов Великой войны более поразительных, нежели воскрешение, перевооружение и возобновленное гигантское усилие России в 1916 году. К лету 1916 года Россия, которая 18 месяцев перед тем была почти безоружной, которая в течение 1915 года пережила непрерывный ряд страшных поражений, действительно сумела, собственными усилиями и путем использования средств союзников, выставить в поле — организовать, вооружить, снабдить — 60 армейских корпусов, вместо 35, с которыми она начала войну… Поверхностная мода нашего времени трактует царский режим как слепую, испорченную, неумелую тиранию. Но обозрение тридцати месяцев его борьбы с Германией и Австрией должно было внести поправки в эти смутные представления. Мы можем измерить силу Российской империи по тем ударам, которые она перенесла, тем катастрофам, которые она пережила, по неисчерпаемым силам, которые она развила, по тому восстановлению, которого она добилась».