В 1913 году совершил насыщенную поездку по Европе, в ходе которой виделся с Папой Римским Пием Х и германским императором Вильгельмом II. Первую мировую войну встретил в рядах лейб-гвардии Гусарского полка. В одном из боев сумел вывести вверенную ему часть из окружения.
После гибели брата Олега отозвали в Петроград, где он окончил Академию Генерального штаба. Однако применить новые военные знания Гавриил Константинович так и не смог, поскольку сразу после Февральской революции был уволен из армии в чине полковника.
Еще в 1912 году, вопреки запрету Николая II, тайно обручился с балериной Мариинского театра Антониной Рафаиловной Нестеровской (Ниной), но официально брак зарегистрировали только в марте 1917 года, когда мнение Николая II уже не имело никакого значения.
Благодаря знакомству с А.М. Горьким жена смогла получить разрешение на выезд вместе с больным супругом в Германию, что стало спасением для великого князя[283].
С 1920 года супруги обосновались в Париже, где жили в основном на доходы от основанного Ниной дома мод.
Дочь К. Р. Татьяна (1890–1979) вошла в историю семьи Романовых тем, что, полюбив офицера лейб-гвардии Кавалергардского полка князя Константина Александровича Багратиона-Мухранского (1889–1915), смогла настоять на браке с женихом, которого ей не считали ровней. Результатом этого принятого на семейном совете решения стал изданный в 1912 году императором указ о разрешении подобных неравных браков для князей и княжон императорской крови, при условии, что их дети исключаются из числа лиц, имеющих право претендовать на престол.
Этому решению предшествовало изгнание князя Багратиона из Петербурга и нервная болезнь Татьяны Константиновны. Драматизму коллизии придавал тот факт, что потенциальный жених принадлежал к царской династии, некогда правившей Грузией, хотя в России и считался «обычным» князем.
После того как влюбленные соединились, судьба отпустила им чуть более двух лет счастливой жизни, поскольку осенью 1914 года Багратион-Мухранский отправился на фронт, где и погиб, лично возглавив штыковую атаку. Посмертно награжден орденом Св. Георгия IV степени. В этом браке появились на свет сын Теймураз (1912–1992) и дочь Наталья (19141984), ставшая впоследствии женой британского политика и переводчика Чарльза Хепбёрн-Джонстона (1912–1996). Тот факт, что формально она не принадлежала к семье Романовых, помог Татьяне Константиновне благополучно покинуть Петроград и переехать вместе с детьми в Киев. Затем они перебрались в Румынию, а потом – в Швейцарию. В пути ее охранял бывший адъютант Дмитрия Константиновича полковник Александр Васильевич Короченцов (1877–1922), за которого она и вышла замуж. Однако уже через несколько месяцев после свадьбы супруг умер от дифтерита, после чего Татьяна Константиновна постриглась в монахини, приняв имя Тамара (так звали грузинскую царицу, потомком которой являлся ее первый супруг). Свою жизнь она окончила настоятельницей Елеонского монастыря в Иерусалиме.