A plecat în exil sub numele de Nicolae Brana
Moartea regelui Ferdinand, în 1927 şi urcarea pe tron a lui Mihai I, ce avea doar 6 ani, în condiţiile în care Carol al II-lea renunţase la dreptul de moştenire, preferând pasiunea pentru Elena Lupescu, l-a adus pe Nicolae, pentru câţiva ani, şi în prim-planul vieţii politice. Astfel, el a condus Consiliul de Regenţă, instaurat între 20 iulie 1927 şi 8 iunie 1930, ce a condus, practic, România. În 1931, Nicolae o cunoaşte şi se îndrăgosteşte nebuneşte de Ioana, soţia unui politician liberal, N.N. Săveanu, cu un an mai mare decât prinţul. Pasiunea fiind reciprocă, între cei doi se naşte o relaţie ce, în ciuda scepticilor, a durat până în 1963, la moartea Ioanei. După divorţul ei de Săveanu, Nicolae o ia de soţie, la 28 octombrie 1931, în localitatea buzoiană Tohani, de unde provenea familia Ioanei. Tot acum, ea îşi schimbă numele în Doletti. Vestea căsătoriei l-a şocat pe Carol al II-lea, deja rege din 8 iunie 1930, deşi fapta fratelui său semăna ca două picături de apă cu cea făcută de el însuşi în raport cu Zizi Lambrino.
Constantin Argetoianu, ministru de interne la acea dată, a notat în „Memoriile” sale, cum a reacţionat regele Carol şi ce a urmat: „A rămas ca trăsnit. Apoi s-a uitat lung la mine şi m-a întrebat ce facem. L-am întrebat, la rândul meu, dacă era dispus să recunoască faptul împlinit. Pentru nimic în lume, a răspuns scurt şi tăios. Aşa s-a ajuns la înlocuirea întregului registru de stare civilă în care era înscrisă căsătoria. Dosarul de stare civilă ajunge la Bucureşti şi este rescris în întregime, cu excepţia căsătoriei buclucaşe. Însă prinţuţ (nr – Nicolae) păstrase o copie de pe registrul iniţial şi a cerut recunoaşterea căsătoriei. Au urmat discuţii, variante şi convocarea guvernului… Concluzia: se acordau Prinţului un timp de reflecţie şi o excursie în străinătate sponsorizată generos, 50.000 de franci şi 500.000 lei lunar”.
Era însă doar începutul unui joc „de-a şoarecele şi pisica” între Nicolae şi Carol ce avea să dureze încă 6 ani. Primul s-a încăpăţânat să nu renunţe la căsătoria cu femeia pe care o iubea, al doilea s-a încăpăţânat să nu fie de acord cu această relaţie. Totul se va tranşa în 1937 când Carol, nemulţumit şi de apropierea lui Nicolae de legionarii ce deveniseră periculoşi pentru proiectele politice ale regelui, cere Consiliului de Coroană să îl decadă pe Nicolae din drepturile cuvenite unui membru al Casei Regale. Într-o ultimă mişcare de sfidare a fratelui mai mare, Nicolae renunţă el însuşi la acest statut, la 9 aprilie 1937 şi ia calea exilului, sub numele de Nicolae Brana. Fireşte, împreună cu Ioana, dragostea vieţii lui.
„L-am urât pe fratele meu mai mult decât orice pe lume”
Cei doi se stabilesc în Franţa, apoi în Spania, şi în cele din urmă în Elveţia, lăsând în urmă inclusiv Palatul Snagov, pe care Nicolae îl ridicase la începutul anilor 30 pentru a le fi reşedinţă. Palatul a fost modificat de Ceauşescu, din planurile originale rămânând doar o mică parte. În ciuda purtării lui Carol, Nicolae va fi present la înmormântarea acestuia, în aprilie 1953, spunând că: „L-am urât pe fratele meu mai mult decât orice pe lume. Carol a fost însă fratele şi regele meu”. Între timp, în 1942, nepotul său, Mihai, ce devenise rege al României după renunţarea la tron a lui Carol al II-lea, i-a recunoscut oficial căsătoria cu Ioana. Din ianuarie 1947, Nicolae şi-a reprimit şi statutul de prinţ şi de membru al Casei Regale.
Iubirea dintre Nicolae şi Ioana a durat până la moartea ei, în 1963, cei doi neavând copii. În 1967, Nicolae s-a recăsătorit cu Theresa Lisboa Figueira de Mello. 11 ani mai târziu, în 9 iulie 1978, prinţul s-a stins din viaţă, la vârsta de 75 de ani şi a fost înmormântat în cimitirul din Prilly, lângă Lausanne, în Elveţia. Lângă el a fost adus, mai târziu, şi sicriul cu rămăşiţele femeii iubite, Ioana Doletti. Cu toate acestea, dorinţa prinţului a fost ca trupul să-I fie adus în ţara natală, pentru a fi înhumat la Curtea de Argeş, Sinaia sau Snagov. Până acum, însă, acestă ultima dorinţa a celui care a fost prinţul Nicolae nu a fost îndeplinită.