Увы, немцы разгромили армию Самсонова, и, не пробыв и двух недель в прифронтовой полосе, Мария Павловна возвращается в Петербург.
В 1915 году Дмитрий Павлович находился при Ставке Верховного главнокомандующего великого князя Николая Николаевича. Когда Николай II решил сам стать главнокомандующим и сместить дядю, Дмитрий отправился в Царское Село и пытался уговорить царя от столь опрометчивого шага. Николай принял Дмитрия в своём кабинете. Они поиграли в бильярд, а затем состоялся трудный разговор. Император в основном молчал, и к концу разговора Дмитрий был уверен, что уговорил его. Царь не только не выразил неудовольствия, но и поблагодарил великого князя за преданность и откровенность. Прежде чем вернуться на половину императрицы, они молча обнялись. Рассказывая об этом эпизоде, Дмитрий говорил, что они никогда прежде не были так близки. В тот вечер он вышел из Александровского дворца с чувством радостного и глубокого удовлетворения.
А два дня спустя Николай II принял на себя командование армией. Дмитрий же, находившийся ещё в Петрограде, узнал об этом из газет. Император назначил Дмитрия своим адъютантом. Но великий князь оставался в этой должности недолго.
В Москве проходил съезд земства и городских советов — организаций с множеством ответвлений. Съезд принял политическую резолюцию, в которой в достаточно деликатной форме говорилось о трудностях, которые испытывает Россия, и об отсутствии тесного контакта между правительством и народом. В ней подчёркивалась необходимость принятия срочных мер — прежде всего назначение кабинета министров, который будет пользоваться доверием народа, и новый созыв Думы.
Николай II написал резкую телеграмму, отказываясь принять делегацию с этой резолюцией. Он передал её лично Дмитрию Павловичу и приказал отправить. Дмитрий же, зная содержание телеграммы, не отправил её. Он понимал, что необоснованная вспышка императора вызовет слишком серьёзные последствия. Но на этот раз дерзость великого князя не прошла безнаказанно. Его вместе с адъютантом Дрентельном, с которым он советовался, на время перевели из Главного штаба.
В ночь с 16 на 17 декабря 1916 года во дворце князя Ф.Ф. Юсупова был убит Григорий Распутин. Каноническая версия убийства Гришки подробно описана в воспоминаниях Феликса Юсупова и растиражирована в десятках книг, пьес и кинофильмов. Согласно его версии, сошлись три хороших человека — великий князь Дмитрий Павлович, внук Александра II; князь Ф.Ф. Юсупов, первый богач России, женатый на племяннице Николая II Ирине, и В.М. Пуришкевич, лидер крайне правых в Государственной думе, и решили избавить Россию от Распутина. К делу были привлечены два безмолвных статиста — доктор Лазоверт и поручик Сухотин.
Юсупову удалось ночью тайно заманить Распутина к себе во дворец, якобы для знакомства с женой Ириной. На самом же деле Ирина находилась в Крыму с матерью Феликса. Распутина Феликс повёл в подвальную комнату, где был накрыт роскошный стол. Там хозяин угостил гостя пирожными, которые Лазоверт начинил цианистым калием. Запивал пирожные Распутин отравленной мадерой. Тем не менее, никаких последствий отравления заметно не было. Юсупову пришлось выстрелить из револьвера Распутину в сердце. Оставив Распутина лежать в подвале, Юсупов поднялся к остальным заговорщикам.