С конца апреля 1868 года цесаревич и цесаревна жили в Александровском дворце Царского Села, а рядом в Большом дворце жили император Александр II и императрица Мария Александровна. Здесь же устраивались государственные приемы и банкеты.

Александровский дворец, построенный по повелению императрицы Екатерины II для ее внука (Александра I), был одним из любимых мест проживания молодых супругов. Позже в одном из писем жене, вспоминая их первый период совместной жизни в Царском Селе, Александр III писал: «Наш милый Александровский дворец был так весел и светел, прелесть, и так опять напомнил мне то счастливое, хорошее, чудное время, когда мы жили в нем тихо, спокойно, не имея еще больших задач и обязанностей. Мне всякий раз делается так невыразимо грустно переноситься в то время, но вместе с тем какое-то особенное чувство испытываешь, приятное и успокоительное».

Вскоре цесаревна забеременела, но у нее произошел выкидыш из-за неосторожных занятий верховой ездой в Дании. Огромным счастьем для молодой супружеской пары было рождение 6 мая 1868 года долгожданного первенца — сына, которого назвали Николаем. Это событие цесаревич с большим волнением описал в своем дневнике: «Мама́ и Папа́ приехали около 10 часов, и Мама́ осталась, а Папа́ уехал домой. Минни уже начинала страдать порядочно сильно и даже кричала по временам. Около 12 ½ жена перешла в спальню и легла уже на кушетку, где все было приготовлено. Боли были все сильнее и сильнее, и Минни очень страдала. Папа́ вернулся и помогал мне держать мою душку все время. Наконец в ⅓ 3 часа пришла последняя минута, и все страдания прекратились разом. Бог послал нам сына, которого мы нарекли Николаем. Что за радость была — это нельзя себе представить. Я бросился обнимать мою душку-жену, которая разом повеселела и была счастлива ужасно. Я плакал, как дитя, и так легко было на душе и приятно».

В августе 1868 года в Санкт-Петербург приехали родители Марии Федоровны — датские король Кристиан IX и королева Луиза, которым был оказан торжественный прием.

В этом же году состоялась незабываемая поездка по России. Августейшие супруги побывали на Волге, Дону, в Крыму и на Кавказе, с наслаждением любовались широкими русскими просторами. После этого путешествия родная Дания показалась Дагмар совсем крошечным государством. Историк Назаревский свидетельствовал: «Сильное впечатление на народ производило усердие Высоких путешественников к храмам Божьим и их внимание к памятникам родной старины и к самой жизни народа. Оставляя свой пароход, они пешком или в простом тарантасе отправлялись в соседние села, где их совсем не ожидали, чтобы поближе посмотреть, как живет наш народ, и познакомиться с его нуждами. Их Высочества заходили в крестьянские избы, в дома сельского духовенства, в приходские школы…»

Проезжая по российским городам и весям, наблюдательный цесаревич видел все тяжелые стороны жизни народа — бедность и униженность, несправедливость чиновников. Честная натура наследника протестовала против помпезных приемов, которые устраивались повсюду, ему претили парады, рауты и фейерверки.

Цесаревне в силу ее живой и жизнерадостной натуры, наоборот, нравилось всё. Бывали минуты, когда она готова была серьезно поругаться с мужем из-за его, по ее мнению, негативного отношения ко всему.

Из дневника императрицы от 23 июля (3 августа) 1869 года: «Мы опять подошли к небольшому городку (Хвалынск), где снова нас ожидала большая толпа. Саша ни в какую не желал выйти к ним, принял депутацию с хлебом-солью на борту и сразу же ушел к себе, оставив меня одну-одинешеньку среди всех этих людей, которые так упрашивали меня сойти на берег и говорили, что многие прибыли издалека в надежде увидеть нас. Тогда я набралась мужества и, ни о чем больше не спрашивая, стала спускаться на берег, так что Саше пришлось последовать за мной. На пристани, красиво убранной цветами, накрыт огромный стол, ломившийся от фруктов и закусок. Нас сразу же пригласили присесть и выпить чаю, что я и сделала, а Саша отправился приветствовать солдат; такое сильное впечатление произвели на меня эти радостные лица, совсем старые женщины, мужчины с длинными седыми бородами плакали от волнения, так что я едва не последовала их примеру, особенно, когда при прощании услышали громкие слова благодарности в наш адрес…» После поездки она направила матери письмо. «Теперь, когда все счастливо завершилось, — писала она, — хочется рассказать, как часто сердце у меня готово было вырваться из груди во время всех этих раутов, приемов и т. п., на которых он, с одной стороны, не желал появляться, особенно в первой части путешествия по Волге, а с другой — не стеснялся в присутствии всех господ и обеих Куракиных ругаться и охаивать все на свете, вместо того чтобы радоваться и должным образом оценивать ту сердечность, с которой нас повсюду принимали. Несколько раз мы едва не поругались, и я уже подумала, что эта поездка полностью испортит добрые отношения, сложившиеся между нами, но теперь, слава Богу, все это забыто, и жизнь у нас идет по-старому».

26 мая 1869 года у Марии Федоровны родился второй сын — Александр. Прожил он, однако, недолго и, не достигнув годовалого возраста, 20 апреля 1870 года умер на руках у матери. Для родителей это был тяжелый удар. «Боже, что за день, — записал в дневнике цесаревич, — ты нам послал и что за испытание, которое мы никогда не забудем до конца нашей жизни, но „Да будет Воля Твоя, Господи“, и мы смирились перед Тобой и Твоею Волею. Господи, успокой душу младенца нашего, ангела Александра».

Они долго оплакивали своего малыша и на протяжении всей жизни вспоминали его, так рано покинувшего земной предел. 4 (16) июня 1870 года цесаревич из Красного Села писал своей жене: «Утром в 11 часов мы поехали с Папа́ и Мама́ в Петербург и были на панихиде в крепости по милым An-Папа́ и An-Мама́. Я подходил к могилке нашего ангела маленького Александра, которая совершенно готова и премило была убрана цветами. Я молился и много думал о тебе, моя душка Минни, и мне было так грустно быть одному в эту минуту, одна Мама́ это заметила и подошла ко мне обнять меня, и это очень меня тронуло, потому что она одна понимает и не забывает наше ужасное горе. Прочие забывают и постоянно спрашивают, отчего я не хожу в театр, отчего я не хочу бывать на балах, которые будут в Петергофе, и мне очень тяжело и неприятно отвечать всем. Так грустно мне сделалось, когда я молился у милой могилки маленького ангела; отчего его нет с нами и зачем Господь взял у нас его?

Прости мне, что я опять напоминаю тебе нашу горькую потерю, но я так часто думаю о нашем ангеле Александре, о тебе и старшем Беби, о вас всех, близких моему сердцу и радости моей жизни, и в особенности теперь, когда я один и скучаю о вас. Это решительно меня утешает, и я часто мысленно с вами, мои душки».

В 1870 году молодая августейшая чета отправилась в новую поездку. На этот раз в Новочеркасск. Граф С. Д. Шереметев, сопровождавший их, отмечал, что молодые супруги были очень «довольны поездкой», но цесаревич «тяготится торжествами». Приемы, гулянья, иллюминации ему надоедали. «На гулянье он так и не пошел, как ни уговаривала его цесаревна».

На обратном пути Мария Федоровна, очарованная бескрайними просторами южных степей, попросила даже остановить поезд в поле. «Ей хотелось прогуляться пешком по неведомой ей земле. Поезд остановился, и, когда закончилась прогулка, покатили дальше». Так молодая цесаревна знакомилась с Россией, ее тянула к себе русская земля, необыкновенную силу притяжения которой она почувствовала уже в первые годы своего пребывания в России.