По дороге в Повенец родилась мысль: бежать! Удобный случай представился в Чудове. Ночевали на станции. Арестованная спала в дамской комнате. Два сопровождавших ее жандарма устроились у дверей. Вначале они вздрагивали и просыпались от каждого звонка и малейшего шума. Но вид крепко спавшей «преступницы» успокоил их. Тогда Перовская встала и в одних чулках, с ботинками в руках, бесшумно выскользнула из комнаты, перешагнув через спавших жандармов. В ожидании петербургского поезда она скрылась в придорожных кустарниках, рискуя оказаться обнаруженной каждую минуту. Подошел поезд, и Софья Львовна без билета, прикинувшись глупой и бестолковой деревенской бабенкой, благополучно добралась до Петербурга.
Весть о смелом побеге Перовской быстро разнеслась по городу. Друзья приходили поздравить ее. Старый товарищ еще по кружку чайковцев Сергей Кравчинский, восхищенный ее храбростью, говорил: «Это замечательная женщина, ей суждено совершить что-нибудь очень крупное». Со времени бегства Перовская перешла на нелегальное положение и жила по подложным паспортам, скрываясь от полиции на конспиративных квартирах.
В первый же вечер после возвращения в Петербург Кравчинский познакомил Софью Львовну с брошюрой народника А. В. Долгушина «Заживо погребенные», написанной по материалам Белгородской каторжной тюрьмы. Молодая революционерка, как всегда, загорается, ею овладевает желание немедленно действовать, она, не задумываясь, решает вновь ехать в Харьков и еще раз попытаться освободить товарищей, томившихся в централе. Только уступая просьбе друзей, она согласилась провести несколько дней в Петербурге.
Отъезд Перовской в Харьков был ознаменован, по инициативе Кравчинского, коллективным походом в театр на оперу Мейербера «Пророк». По понятным соображениям конспирации, революционеры-народники избегали ходить в театр. Но в этот вечер было сделано исключение. К тому же тогда в «Земле и воле» еще не было арестов. В театральной ложе сидело 11 революционеров, живших на нелегальном положении. Все были оживлены и шутили на тему о том, что дало бы правительство за то, чтобы захватить это гнездо «злоумышленников».
На другой день Перовская уехала в Харьков. Там она разрабатывает план массового освобождения политических заключенных из централа, подыскивает нужных людей, устанавливает непрерывное наблюдение за каторжной тюрьмой. С фальшивым паспортом Софья Львовна поступает на акушерские курсы и здесь завязывает обширные связи и знакомства с харьковской молодежью. Деньги присылал петербургский землевольческий центр, но в людях чувствовался большой недостаток. Поэтому вся тяжесть работы лежала на плечах Перовской. Она устанавливает связи с заключенными, посылает им книги, еду, одежду.
Стойкая революционерка, не знающая страхов и компромиссов, беспощадно требовательная и строгая к себе и другим, когда речь шла об общем деле, Перовская умела быть и мягким, заботливым другом, окружающим своих товарищей, когда они в этом нуждались, ласковым вниманием и теплотой. Е. Ковальская, пораженная при первой встрече с Перовской ее монашеской суровостью и аскетизмом, имела в дальнейшем возможность не раз увидеть ее совсем другой. Когда кончился «процесс 193-х», Соня навестила знакомого студента, выпущенного после четырехлетнего заключения и умиравшего от туберкулеза. Ковальская зашла в комнату незамеченной и была поражена, увидев на лице Перовской столько молчаливого участия, нежности, желания облегчить страдания больного. Однако стоило Соне увидеть Ковальскую, как непроницаемая маска суровости покрыла ее лицо: революционер даже в самую тяжелую минуту должен быть твердым и мужественным, как Рахметов!
Общение с революционерами — людьми большой внутренней красоты и моральной чистоты, товарищеская помощь, солидарность, развитые в этой среде, безусловно, должны были благотворно влиять на характер Перовской. Несколько лет революционной деятельности изменили ее даже внешне. Исчез прежний недоверчивый взгляд исподлобья, лицо стало мягче, женственнее, выражение глаз приветливее. Такой запомнили Перовскую харьковские товарищи в 1879 году.
Среди многочисленных работ, связанных с подготовкой освобождения заключенных, Софья Львовна находила время и для революционной пропаганды. Она создала народнический кружок, просуществовавший в Харькове два года. Но дело, ради которого Перовская приехала в Харьков, двигалось медленно. Петербург перестал поддерживать ее: в столице шли повальные аресты землевольцев. Известия об арестах близких друзей причинили двойное горе Софье Львовне: она должна была расстаться не только с ними, но и с выношенными в сердце планами освобождения харьковских заключенных. В третий раз неудача! Как человек скрытный, она ни перед кем не изливала свое горе, но по ночам, уверенная, что никто ее не слышит, давала волю своим чувствам и в отчаянии рыдала. Путь революционера приносит не только счастье и удовлетворение жизнью, наполненной борьбой за высокие идеалы, но и тяжелые разочарования, горечь лишений, потери близких людей…