Мария Александровна серьёзно относилась к вопросу христианского воспитания своих детей и потому с особой тщательностью подошла к выбору законоучителя для них. Она писала великой княгине Ольге Николаевне: «Я очень озабочена приисканием хорошего законоучителя своим детям; я бы хотела, чтобы он посвятил себя совершенно детям, чтобы он был им духовник, наставник, друг, товарищ и, мало того, – руководитель и советник самих воспитателей. Словом, чтобы он не был слишком мягок, не был бы снисходителен, но сердечность мне необходима для детей, прежде всего; чтобы он был твёрд, но не фанатик, чтобы он так слился с жизнью детей, что сделался бы необходимым её элементом, имея в виду лишь пользу церкви и их спасенье, а не мнение света, но я не хочу, чтобы в душу его запала бы хотя малейшая капля протестантизма, и очень тоже я дорожу учебною частью Закона Божьего» (Государственный архив Российской Федерации). Вскоре такой человек нашёлся в лице священника Ивана Васильевича Рождественского, через несколько лет ставшего протоиереем Малой церкви Зимнего дворца. Глубокая религиозность помогала Марии Александровне преодолевать жизненные испытания. В 1849 г. огромным горем стала для неё смерть семилетней дочери Александры. Для того чтобы помочь пережить эту потерю, митрополит Филарет (Дроздов) по просьбе Марии Александровны составил для неё особую молитву. В 1865 г. умер любимый старший сын Николай, наследник престола. От этой трагедии она уже не смогла оправиться. В сентябре 1868 г. Мария Александровна гостила у короля Баварии Людвига II Виттельсбаха в его замке Берг, но путешествие лишь ненадолго отвлекло её от тяжёлых мыслей. Ухудшение в состоянии здоровья Марии Александровны и разлад с супругом, императором Александром II, привели к тому, что она фактически отказалась от светской жизни. По рекомендации врачей основную часть времени императрица стала проводить в тёплом климате Ливадии (Крым), Сан-Ремо (Италия) и Канн (Южная Франция). Несмотря на тяжёлые болезни и переживания, связанные с многочисленными покушениями на жизнь Александра II, Мария Александровна продолжала помогать страждущим и поддерживала близких. После кончины Марии Александровны гроб с телом усопшей был торжественно перенесён из Зимнего дворца в Петропавловский собор, где в течение недели любой желающий мог проститься с почившей императрицей. По свидетельству коменданта Петропавловской крепости Егора Ивановича (Георга-Бенедикта) Майделя, во все дни был «неимоверный натиск в крепость почти всего населения Петербурга» (Государственный архив Российской Федерации). Погребение состоялось 28 мая 1880 г. Память о Марии Александровне сохранилась не только в названии мариинских гимназий. Ещё в 1856 г. по высочайшему указу Александра II в Казанской губернии был основан город, получивший в честь императрицы название Мариинский Посад (ныне Чувашия). На следующий год на главном почтовом Московско-Иркутском тракте появился город Мариинск (ныне Кемеровская область). В 1861 г. на Аландских островах был основан город Мариехамн (ныне Маарианхамина, Финляндия). К настоящему времени во всех этих городах установлены памятники Марии Александровне. Бронзовый памятник-бюст можно увидеть и в Сан-Ремо. Имя Марии Александровны носят также Мариинский театр в Санкт-Петербурге (здание отстроено после пожара 1859 г.) и Мариинский дворец в Киеве (ныне – церемониальная резиденция президента Украины). В Гефсиманском саду Иерусалима на средства детей императрицы построена церковь святой равноапостольной Марии Магдалины (1888 г.). Поэт Фёдор Иванович Тютчев, неоднократно встречавшийся с Марией Александровной в Ницце, посвятил ей несколько стихотворений.