Имя Константин дано внуку Екатериной II с перспективой возвести его на константинопольский престол восстановленной Византии. С 1799 года цесаревич (титул присвоен Павлом в обход его собственного Положения об императорской фамилии 1797 года). В 1796 году в Петербурге женился на Юлиане Генриете Ульрике, третьей дочери Франца Фридриха Антона, герцога Саксен-Кобург-Заальфельдского (в православии Анна Фёдоровна), разведены 8 (20) марта 1820 года.
В 1799 году Константин участвовал в Итальянском и Швейцарских походах А. В. Суворова. В этом же году французский король Людовик XVIII в знак дружбы прислал Павлу I для великого князя командорский крест ордена Святого Лазаря Иерусалимского.
В битве под Аустерлицем в 1805 году Константин командовал гвардейским резервом.
В 1812 году участвовал в Отечественной войне, а затем и в Заграничном походе. В лейпцигской Битве народов осенью 1813 года — командующий резервных частей, участвовавших в бою. Сражался достойно, получив золотую шпагу «За храбрость».
Преследуя отступавшие войска Наполеона, русская армия заняла в конце февраля 1813 года почти всё Великое герцогство Варшавское. Краков, Торн, Ченстохова, Замосць и Модлин сдались несколько позже. Таким образом, созданное Наполеоном государство очутилось фактически в руках России, но его судьба ещё зависела от взаимоотношений держав. Государство это переживало тяжёлые времена. Реквизиции на нужды оккупационной армии в 380 000 человек истощили его. Император Александр I учредил временный верховный совет для управления делами герцогства во главе с генерал-губернатором В. С. Ланским. Командование армией было поручено фельдмаршалу Барклаю де Толли. Сосредоточивались польские дела в руках графа Аракчеева, что в достаточной мере определяет общий характер управления.
Несмотря на обещанную амнистию и вопреки желанию генерал-губернатора, лишь на основании доноса граждан подвергали аресту и высылке. В начале 1814 года польское общество оживила надежда на улучшение его участи. Император облегчил постои, сократил налоги, и разрешил сформировать из польских солдат корпус под командой генерала Домбровского. Организацией войска руководил великий князь Константин Павлович.
В 1815 году — главнокомандующий польскими армиями.
Между тем, на Венском конгрессе, переделывавшем на новый лад карту Европы, герцогство породило распри, чуть не обернувшиеся новой войной. В итоге 3 мая 1815 года большая часть Великого герцогства Варшавского была присоединена «на вечные времена» к Российской империи под именем Царства Польского, которое получало конституционное устройство. Вместе с тем жителей Царства Польского привели к присяге на подданство русскому государю.
Конституция вступила в силу с 1816 года. Наместником император назначил генерала Зайончека, весьма услужливого к великому князю Константину Павловичу. Императорским комиссаром стал граф Новосильцев.
После этого преимущественно жил в Бельведерском дворце в Варшаве (построенном в 1824 году по поручению и на средства русского правительства), будучи фактически наместником своего брата Александра I в образованном после Венского конгресса Царстве Польском.
Константин Павлович вошёл в историю прежде всего как несостоявшийся (хотя и провозглашённый) император, чей необычно оформленный отказ от престола привёл к политическому кризису.
В 1801 году, после гибели отца и с воцарением старшего брата Александра I, 22-летний Константин стал наследником престола. Это следовало из Акта Павла I 1797 года и было всем известно. Однако в манифесте в тексте присяги Александру I он упомянут не был. Вместо этого присяга приносилась, в нарушение павловского закона, «Императору Александру Павловичу <...> и Его <...> Наследнику, который назначен будет». Причиной опущения имени Константина была надежда Александра I на потомство в браке с Луизой Марией Августой Баденской и такой абстрактной формулировкой исключал необходимость повторной присяги на случай, если у него родится сын.
При этом сам Константин царствовать не хотел и прибавлял: «Меня задушат, как задушили отца».
В 1823 году Константин, ссылаясь на морганатический брак с польской графиней Грудзинской (хотя Положение об императорской фамилии, препятствовавшее наследование престола детьми от неравного брака, и не лишало лично его прав на престол) и неспособность к государственному управлению, тайно отрёкся от престолонаследия. Это отречение было оформлено в виде манифеста Александра I от 16 (28 августа) 1823 года, который следовало огласить после его кончины. В силу этого решения наследником престола становился следующий брат, великий князь Николай Павлович. Николай был в курсе этих планов как минимум с 1819 года, однако о существовании манифеста не знал до момента его обнародования после смерти Александра I.
После получения известия в Москве, а затем и в Петербурге о кончине Александра I в Таганроге 19 ноября (1 декабря) 1825 года посмертный манифест был вскрыт и оглашён. Однако большинство членов Государственного совета и сам Николай Павлович не нашли возможным выполнить волю покойного императора из опасения создания юридически небезупречного прецедента необсуждаемой «посмертной воли» государя. Они присягнули императору Константину I, к присяге была приведена армия, была отчеканена монета с его профилем — знаменитый редчайший константиновский рубль (вскоре засекреченный). Константин, находившийся в Варшаве, потребовал соблюдения манифеста 1823 года и дважды подтвердил отречение. После этого 13 (25) декабря 1825 года Николай Павлович провозгласил себя императором Николаем I, причём цесаревич Константин с официальной точки зрения никогда не царствовал (начало правления Николая задним числом было определено как дата смерти Александра).
Пушкин о Константине Павловиче: из письма П. А. Катенину из Михайловского, 4 (16) декабря 1825:
На другой день, 14 (26 декабря) 1825 года, произошло восстание декабристов, формальным поводом которого был отказ от переприсяги Николаю и защита прав Константина. Существует распространённый рассказ о том, что будто бы декабристы заставляли солдат кричать «Да здравствует Константин, да здравствует Конституция», объясняя, что Конституция — жена Константина. Скорее всего этот рассказ апокрифический (хотя требования Константина действительно были лозунгом восставших).
Через несколько недель после восстания, 4 января 1826 года, Николай I в письме просил брата всё же приехать в Санкт-Петербург.
После отказа от престола Константин до конца жизни продолжал титуловаться цесаревичем (хотя из очереди престолонаследия был исключён: согласно манифесту 1826 года, после Николая и его сыновей престол наследовал четвёртый брат, Михаил Павлович).
В августе 1826 года в возрасте 73 лет скончался наместник Царства Польского Иосиф Зайончек. После этого Константин Павлович , сохранив пост главнокомандующнего польской армией, стал наместником Царства Польского. Назначение на должность русского наместника, Константина Павловича, встревожило поляков, опасавшихся ужесточения режима.
17 ноября 1830 года толпа заговорщиков ворвалась в Бельведерский дворец — резиденцию наместника Польши великого князя Константина Павловича. В тот же день в Варшаве началось восстание, во главе которого стояло тайное общество П. Высоцкого. Князь был предупреждён и успел спастись. Константин Павлович с небольшим отрядом и со второй женой, полькой Грудзинской, покинул Варшаву. 18 ноября Варшава перешла в руки повстанцев.
Восстание быстро распространилось по всему Царству Польскому. Мощные военные крепости Модлин и Замостье были сданы мятежникам без боя. Через несколько дней после бегства наместника Царство Польское оставили все русские войска.
Встав во главе русских войск, Константин Павлович отвёл их на границу Царства Польского.
Для усмирения восстания в Царство Польское были направлены среди суровой зимы войска под начальством генерала-фельдмаршала И. И. Дибича-Забалканского.
24-25 января 1831 года главнокомандующий русскими войсками генерал-фельдмаршал И. И. Дибич начал вторжение в Царство Польское. Константин Павлович, находясь под начальством генерала Дибича, командовал русским резервным корпусом. 13 февраля 1831 года сражение между русскими и польскими войсками при Грохове закончилось победой повстанцев. Дибич не отважился продолжать наступление, ожидая серьёзного отпора. В это время мятеж перекинулся на Волынь, Подолию и Литву.
Во время 4-недельного пребывания русской армии у Седлеца под влиянием бездействия и дурных гигиенических условий в её среде быстро развилась холера, в апреле было уже около 5 тыс. больных.
В начале мая 45-тысячная польская армия Я. Скшинецкого отбросила за пределы Царства Польского 27-тысячный русский гвардейский корпус, которым командовал великий князь Михаил Павлович.
Дибичу же было донесено, что Скржинецкий намерен 12 мая атаковать левый фланг русских и направиться на Седлец. Для упреждения противника Дибич сам двинулся вперед и оттеснил поляков до Янова, а на другой день узнал, что они отступили к самой Праге. 14 (26) мая произошло новое крупное сражение при Остроленке, в котором польская армия была разгромлена. Поляки начали отступление к Варшаве, но в тыл русской армии, в Литву, был послан крупный польский отряд (12 тыс. чел.).
В конце мая И. И. Дибич-Забалканский заболел холерой и, будучи в Пултуске, скончался.
13 июня в Польшу прибыл новый главнокомандующий русскими войсками — генерал-фельдмаршал И. Ф. Паскевич-Эриванский.
3 июня 1831 года Константин Павлович прибыл в Витебск, где поселился во дворце губернатора. Через полторы недели великий князь заразился холерой и, промучившись 15 часов, умер 15 июня.
Погребён 17 августа 1831 года в Родовой Усыпальнице Дома Романовых – Петропавловском соборе Петропавловской крепости Санкт-Петербурга.
Жена — великая княгиня Анна Фёдоровна (урождённая принцесса Юлианна-Генриетта-Ульрика Саксен-Кобург-Заальфельд). 2 февраля 1796 Юлиана-Генриетта приняла православие и стала зваться великой княжной Анной Фёдоровной. Свадьба состоялась 26 февраля 1796 года. Невесте ещё не было пятнадцати лет, а жениху — шестнадцати.
Брак был неудачным. Страсть Константина Павловича ко всему военному, да и непредсказуемость его поведения, отразились на принцессе. Его нежность сменялась грубостью и оскорбительным поведением в отношении юной супруги. Например, однажды он посадил Анну Федоровну в одну из огромных ваз в Мраморном дворце и начал по ним стрелять. Терпеть характер мужа, его дерзкие выходки принцессе становилось все труднее. Не могла рассчитывать она и на поддержку императора Павла, ведь её выбрала столь нелюбимая им мать. Между тем взрослея, Анна Федоровна становилась все привлекательней и в обществе её звали «вечерней звездой». Великий князь Константин начал её ревновать, даже к брату Александру. Он запрещал ей покидать комнаты, а, если она выходила, то являлся и уводил её.
Лишь после убийства императора Павла в 1801 году у Анны Федоровны появилась возможность осуществить свой план. Вскоре ей сообщили, что тяжело заболела герцогиня Августа. Расположенный к невестке император Александр I разрешил ей навестить мать, Констанитин Павлович тоже не был против, у него начинался очередной роман. Анна Федоровна уезжает в Кобург, больше в Россию она не вернется. Почти сразу она начинает вести переговоры о разводе с мужем. Константин Павлович пишет в ответ на её письмо: «Вы пишете, что оставление вами меня через выезд в чужие края последовало потому, что мы мы не сходны друг с другом нравами, почему вы и любви своей ко мне оказывать не можете. Но покорно прошу вас, для успокоения себя и меня в устроении жребия жизни нашей, все сии обстоятельства подтвердить письменно, а также что кроме сего других причин вы не имеете». Но в 1803 году против развода выступила императрица Мария Федоровна, которая боялась повторного морганатического брака Константина Павловича и сказала, что разводом будет нанесен вред репутации великой княгини.
В 1814 году во время нахождения русских войск во Франции во время антинаполеоновской компании Константин Павлович навестил свою жену. Император Александр пожелал примирения супругов. Но Анна Фёдоровна решительно отказалась. Официально брак расторгнут манифестом Александра I 8 (20) марта 1820 года.
24 мая 1820 года в Варшаве женился повторно (морганатически) на дочери графа Антония Грудна Грудзинского и Марианны Дорповской, Иоанне (Жанетте) Грудзинской, получившей от Александра I титул её светлости княгини Лович. Законных детей не было.
Имел внебрачного сына от многолетней своей любовницы Жозефины Фридрихс — Павла Константиновича Александрова (получившего фамилию по крестному отцу — Александру I), впоследствии генерала русской армии. Александровы имели герб, на котором была изображена половина двуглавого орла.
Кроме того, имел ещё одного внебрачного сына — Константина Ивановича Константинова, также генерала русской армии. Его матерью была французская актриса Клара-Анна де Лоран. И дочь — Констанцию Ивановну Константинову, эти двое детей росли вместе и воспитывались Голицыным.
Александров, Павел Константинович