Михаил Александрович был провозглашен престолонаследником в 1899 г., когда второй сын Александра III великий князь Георгий скончался, и носил этот титул до 1904 г., когда у Николая II родился сын Алексей. По свидетельству современников, Михаил Александрович был человеком воспитанным, скромным и мягким, он тяготился своим высоким положением и на престол никогда не претендовал.
С женой поручика Вульферта Натальей Сергеевной Михаил Романов познакомился в 1908 г. на полковом празднике в Гатчине под Петербургом. В тот вечер Михаил Александрович несколько раз приглашал ее на танец, к неудовольствию своей семьи – представителю царской фамилии танцевать с замужней дамой было неприлично.
Наталья Вульферт (урожденная Шереметьевская) была дочерью московского адвоката. Первым ее мужем стал дирижер Большого театра С. Мамонтов, но брак вскоре распался. Во второй раз она вышла замуж за офицера А. Вульферта. Ее называли привлекательной, умной, образованной и острой на язык. Впрочем, этих качеств было недостаточно, чтобы после двух разводов стать подходящей партией для великого князя Романова.
Когда Николай II узнал о намерении брата жениться на этой «хитрой, злой бестии», он отправил его в Орел. Император писал матери: «Бедный Миша, очевидно, стал на время невменяемым. Он думает и мыслит, как она прикажет. О ней противно говорить». Но Наталья Вульферт развелась с мужем и последовала за любимым.
В 1910 г. у пары родился сын Георгий, которому император пожаловал дворянский титул и фамилию Брасов. Но Михаил Александрович, несмотря на мягкость характера, в своем желании сочетаться законным браком с Натальей оставался непреклонен. В России венчание было невозможным, и пара тайно выехала за границу. Император знал о намерениях брата, поэтому установил за ним надзор.
Михаилу Александровичу удалось направить своих преследователей по ложному пути. В Вене он нашел православного священника в сербской церкви, и в октябре 1912 г. влюбленные обвенчались. На следующий день великий князь написал матери: «Все последнее время я страшно мучился, что я не мог в силу обстоятельств говорить с тобой о том, что составляло все эти годы главный смысл моей жизни, но ты сама, по-видимому, этого никогда не хотела. Вот уже пять лет, как я познакомился с Наталией Сергеевной, и люблю и уважаю ее с каждым годом все больше, но нравственное состояние было у меня всегда очень тяжелое, и последний год в Петербурге в особенности привел меня к сознанию, что только женитьба поможет мне выйти из этого тяжелого и ложного положения. Но, не желая тебя огорчать, я, может быть, никогда бы на это не решился, если бы не болезнь маленького Алексея и мысль, что наследником меня могли бы разлучить с Наталией Сергеевной, чего теперь уже быть не может».
Узнав об этом морганатическом браке, император в ярости уволил брата со всех должностей и постов и запретил ему возвращаться в Россию. Как частное лицо Михаил Александрович поселился с семьей в английском замке Небворт недалеко от Лондона. Через два года под влиянием матери Николай сменил гнев на милость, разрешил брату вернуться, вернул ему все титулы, а его жене пожаловал титул графини Брасовой.
2 марта 1917 г. император отрекся от престола в пользу своего брата. Члены Временного правительства тут же вызвали великого князя в столицу, и на утро 3 марта престолонаследник отказался от трона. Фактически он оказался последним российским императором, хотя время его правления и продлилось всего одну ночь.
В 1918 г. Михаила Романова выслали в Пермь, где вскоре он был расстрелян большевиками. Наталье Брасовой после девяти месяцев тюремного заключения удалось выехать за границу. О судьбе мужа она узнала только в 1934 г. Во Франции в эмигрантской среде она не пользовалась уважением, ее называли дамой умной, но злой. Сын Романова Георгий погиб в автокатастрофе, дети от предыдущих браков жили отдельно, и вскоре Наталья Брасова осталась в полном одиночестве. Последние дни она провела в нищете и болезнях. В 1952 г. она умерла от рака в больнице для бедных и бездомных.