По своему положению члены фамилии подразделялись на несколько степеней, в зависимости от их родственной близости к монарху. С начала XIX века состав династии постоянно расширялся. У императора Павла I было девять детей, а у его сына, императора Николая I, – семь. За исключением лишь Ольги Павловны (1792–1795), все остальные имели собственные семьи, и эти родственные узы связали царский дом плотной сетью родовых связей со многими владетельными домами, особенно в Германии, которую злоязычный германский канцлер князь Бисмарк называл «племенной фермой Европы». В XIX веке в составе императорской фамилии появились носители иностранных титулов, узаконенные в России: герцоги Мекленбург Стрелицкие (брак племянницы Николая I Екатерины Михайловны с герцогом Георгом Мекленбург Стрелицким в 1851 году); принцы Ольденбургские (брак дочери Павла I Екатерины с принцем Петром Фридрихом Ольденбургским в 1809 году); герцоги Лейхтенбергские (брак дочери Николая I Марии с герцогом Максимилианом Лейхтенбергским в 1839 году).

С середины XIX века династические связи Романовых заметно расширяются и постепенно выходят за пределы многочисленных германских княжеств, герцогств и королевств. Королевой Нидерландов (Нассаутская династия) с 1840 года являлась сестра Николая I великая княгиня Анна Павловна (1795–1865), еще в 1816 году вышедшая замуж за наследника нидерландской короны принца Вильгельма (Вильгельм II). Женитьба в 1866 году цесаревича Александра Александровича на датской принцессе Дагмар способствовала возникновению династических уний между Романовыми и датским королевским домом, а также английским (Ганноверская династия) и греческим королевскими домами (Шлезвиг Гольштейн Зонденбург Глюксбургская династия).

Старшая сестра Марии Федоровны принцесса Александра (1844–1925) с 1863 года состояла в браке с наследником английского престола Альбертом Эдуардом, принцем Уэльским (король Эдуард VII в 1901–1910 гг.), а брат цесаревны Вильгельм (1845–1913) правил с 1865 года в Греции под именем Георга I (с 1867 года женат на внучке Николая I великой княгине Ольге Константиновне). В 1874 году возникла и еще одна связь между английским королевским домом и царской семьей: единственная дочь Александра II Мария (1853–1920) вышла замуж за второго сына королевы Виктории принца Альфреда Эрнста Альберта, герцога Эдинбургского (1844–1900).

В конце XIX века возникла и личная уния между Романовыми и правившей в маленьком княжестве Черногория династией Негошей. В 1889 году Милица (1866–1951), старшая дочь черногорского господаря Николая I, вышла замуж за внука царя Николая I великого князя Петра Николаевича (1864–1931), а его вторая дочь Стана Анастасия (1868–1935) стала в 1890 году супругой другого внука (по женской линии) императора Николая Павловича герцога Георгия (Юрия) Максимилиановича Лейхтенбергского, князя Романовского (1852–1912).

Согласно законам о престолонаследии, корона могла переходить лишь к лицам мужского пола, и женские ветви династии считались второстепенными. Иностранные же принцы, женатые на великих княгинях, вообще представляли боковые ветви рода и прав на престол не имели никаких. Иное дело русские великие князья – дети и внуки императоров. В конце XIX века в составе династии существовало несколько параллельных фамильных линий, старшинство которых определялось степенью родства с венценосцем. Александровичи (от Александра III), Владимировичи (от имени третьего сына Александра II Владимира), Павловичи (от младшего сына Александра II Павла), Константиновичи, Николаевичи, Михайловичи (от сыновей Николая I – Константина, Николая, Михаила). В конце XIX века в состав императорского дома входило около 50, а к началу 1917 года – более 60 персон. Это было небольшое, но чрезвычайно влиятельное сообщество, представители которого занимали многие важные посты в государственном аппарате и оказывали большое воздействие на различные стороны внешней и внутренней политики империи.