Nikolai Romanovich falleció el 15 de septiembre de 2014 en Toscana. La ceremonia de despedida se llevó a cabo el 17 de septiembre con la participación de su familia, representantes de Rusia y autoridades locales. El servicio religioso tuvo lugar en la iglesia de los santos Jacobo y Cristóforo.

Dos sacerdotes del templo romano de la Santa Gran Mártir Catalina del Patriarcado de Moscú realizaron la ceremonia de despedida. Junto al ataúd había una corona de flores en los colores de la bandera tricolor rusa, así como muchas otras coronas y flores frescas. El presidente de Rusia, Vladimir Putin, expresó sus condolencias a la familia a través del embajador de Rusia ante el Vaticano, Alexander Avdeev, quien también transmitió un telegrama de condolencias del presidente de la Duma Estatal, Sergey Naryshkin. Nikolai Romanovich fue enterrado en Pisa, en la cripta de los condes della Gerardesca, parientes de su esposa.