Блестящие способности Батенькова, неутомимость его в работе, основательность его трудов и, может быть, всего более одинаковость нравственных понятий сблизили с ним Сперанского. Между молодым инженером и сибирским генерал-губернатором установилась такая тесная связь, что Батеньков по возвращении его в Петербург в 1821 г. поселился у Сперанского и при помощи последнего был назначен производителем дел в сибирском комитете и членом совета военных поселений. Внимание, оказываемое Батенькову всесильным в то время гр. Аракчеевым, обещало ему блестящую служебную карьеру. Современники Батенькова считали его очень честолюбивым человеком; на эту черту его характера указывает и «Донесение следственной комиссии». Но если он и действительно предавался честолюбивым мечтам, им не суждено было сбыться. В конце 1825 г. он принужден был оставить службу в совете военных поселении, а в последних числах декабря этого года был арестован, обвинен в заговоре против правительства и приговорен к 20-летней каторжной работе. Из «Донесения следственной комиссии» видно, что хотя он и не был членом тайного общества, но сблизился со многими из заговорщиков, высказывал полное сочувствие их планам и ободрял их к действию.
Батеньков не был сослан в Сибирь в каторжную работу. Он был отвезен в форт Свартгольм, находившийся на Аландских островах, затем обратно привезен в Петропавловскую крепость, где и пробыл 20 лет в одиночном заключении. Камера Алексеевского равелина, в которой содержался Батеньков, была 10 аршин в длину и 6 в ширину, при 4-аршинной высоте. Страже было запрещено говорить с заключенным. Ежедневно, утром и вечером, в определенные часы, в камеру входил офицер наведаться о здоровье арестанта и спросить, не надо ли ему чего; но офицер этот не вступал ни в какие разговоры и не отвечал ни на какие вопросы. Первое время Батеньков находился безвыходно в запертой камере. В этой же камере его лечили, когда он был болен; в нее же, великим постом, приходил священник исповедовать и приобщать св. тайн заключенного. Такой порядок содержания в крепости, как узаконенный, соблюдался строго, но во всем остальном к заключенному относились крайне внимательно. Батеньков мне рассказывал, что когда он убедился, что не скоро освободят, то, желая сохранить здоровье, страдавшее уже от недостатка движения, он отказался от мясной пищи. Ему стали тогда подавать очень хороший обед, без мясных блюд, нередко приносили ему любимые им фрукты, а иногда и конфеты; по его просьбе давали ему также легкое французское вино пли рейнвейн. Во время болезни уход за ним был очень внимательный. Летом, в хорошую погоду заключенного выводили под караулом на некоторое время в садик Алексеевского равелина. Здесь Батеньков посадил однажды зерно из съеденного им яблока и к концу заключения мог уже отдыхать под тенью яблони, выросшей из этого зерна. По прошествии первых трех лет заключения в крепости, Батенькову было дозволено прохаживаться по коридору, прилегающему к дверям его камеры и постоянно охраняемому часовыми. Ему давали и книги, по исключительно набожного содержания. По его просьбе ему принесли Библию на нескольких языках, изучение ее не только историческое, но и филологическое было его постоянным занятием в крепости. Языков еврейского, греческого и латинского он ранее совершенно не знал, но через сличение текстов полиглотной Библии, он наконец дошел до того, что свободно читал ее на этих языках. Есть указание, что он занимался в крепости математикой, по занятие это могло состоять только в умственном решении математических задач, так как у него не было ни бумаги, ни чернил. В продолжение долгого заключения были минуты, когда умственные занятия по в состоянии уже были успокоить расшатавшиеся нервы. По словам Батенькова, иногда через два, иногда через три года он требовал бумаги и чернил, чтобы написать письмо государю. Он мне подробно рассказывал содержание некоторых из этих писем. Опп состояли из общих рассуждений о правительстве. Вслед за отдачей каждого письма содержание Батенькова в крепости делалось более строгим и затем мало-помалу опять смягчалось.
В феврале 1846 г. Батеньков был по высочайшему повелению отправлен из крепости на поселение в г. Томск. В первый день по прибытии в этот город Батеньков был очень озабочен приисканием квартиры, так как домовладельцы опасались иметь у себя такого ссыльного постояльца, по на другой день Н. И. Лучшев сам предложил ему переехать к нему в дом. В семье Лучшевых Батеньков прожил в полном спокойствии 10 лет, до самого выезда его из Сибири; семья эта сделалась как бы его родной семьей.