В 1878 году Фроленко удается еще более смелое предприятие. В киевской тюрьме томились Я. Стефанович, Л. Дейч и Бохановский. В январе 1878 года Фроленко под именем Сергея Тихонова устраивается надзирателем в тюрьму. Усердием на службе он приобрел полное доверие начальства. И однажды, имея ключи от камер, отпер их, вывел заключенных и благополучно скрылся вместе с ними. В том же году Фроленко участвовал в неудавшейся попытке освободить П. Войнаральского.
Итак, к 1879 году ко времени образования террористической организации «Народная воля» на счету у революционера была не одна «боевая операция».
С 1879 года Фроленко — член Исполнительного комитета «Народной воли». В то время в организации оживленно обсуждался вопрос о подготовке покушения на царя. Многие считали, что недостаточно убивать лишь царских министров и генералов. «Лес велик, всего не вырубишь, надо покончить с лесничим». Некоторые революционеры прямо предлагали свои услуги: «Дайте мне оружие, да помогите встретить царя, и я его уничтожу».
Фроленко участвовал в ряде покушений на Александра II. Осенью 1879 года он устроился железнодорожным сторожем и поселился с Т. Лебедевой в сторожке под Одессой. Революционеры начали вести подкоп к железнодорожному полотну, чтобы заложить мину под царский поезд. Однако царь через Одессу не поехал, и Фроленко вернулся в Петербург.
В Петербурге он играл активную роль в подготовке первомартовских событий. В день покушения ему была доверена ответственная роль: взорвать мину на Малой Садовой в случае проезда царской кареты.
17 марта 1881 года Михаил Федорович был арестован. В этот день он, по предварительной договоренности, пришел, на квартиру к Кибальчичу, не зная о его аресте. Здесь ждал пристав. Оправившись от неожиданности, Фроленко называет фамилию какого-то несуществующего жильца, якобы интересующего его.
«А, хорошо, — отвечает пристав, — пойдемте в участок, там скажут, где он живет!»
«Нет! Вы идите туда сами, а я дорогу знаю!» — крикнул Фроленко и бросился бежать. Убегая, он запер выходную дверь из комнаты, пристав вышиб ее и догнал Фроленко на рысаке, уже на улице.
Михаил Федорович судился в 1882 году по «процессу 20-ти». Он был приговорен к смертной казни, замененной бессрочной каторгой. Более 21 года провел мужественный революционер в самых страшных тюрьмах России — в Петропавловской крепости, а затем в Шлиссельбурге — и был освобожден только революцией 1905 года. Тяжелые испытания не сломили его революционный дух. Он дожил до советской власти и стал членом Коммунистической партии.
С Андреем Ивановичем Желябовым Перовская познакомилась, по-видимому, в Харькове. Он произвел на нее огромное впечатление. Высокого роста, необычайно сильный, красивый, с большой головой и прекрасными горящими глазами, Желябов поражал прежде всего своим духовным обликом: ум, искренняя убежденность в своих идеалах, самоотверженность, непреклонная воля и самообладание, необыкновенная энергия, организаторский талант…
Этот человек был по плечу Софье Перовской. Она чувствовала серьезное уважение лишь к немногим мужчинам. Желябова она полюбила. Это была первая и последняя любовь в жизни Перовской, но любовь необыкновенно яркая и сильная. Только такой она и могла быть у этих выдающихся людей, беззаветно отдавших свою жизнь за счастье народа. Сын крепостного крестьянина, поднявшийся из низов, и дочь высокопоставленного чиновника шли разными путями в революцию. Но, придя в нее, они еще задолго до встречи порвали с сословными предрассудками. Отношения революционеров далеко опередили освященные традицией отношения людей. Они определялись не происхождением и сословной принадлежностью, а преданностью общему делу, верностью революционным идеалам.
В июне 1880 года Перовская под именем Лидии Антоновны Войновой поселилась в доме № 17–18 по 1-й роте Измайловского полка. С сентября вместе с ней под видом брата под фамилией Н. И. Слатвинского жил Желябов. Этот дом был последним для Перовской и Желябова. Они жили в нем вплоть до ареста.
Осенью 1880 года народовольцы начали готовить новое, наиболее значительное предприятие — седьмое по счету покушение на Александра II. Заговором руководил Желябов, его ближайшей помощницей была Перовская. В ноябре 1880 года создается специальный отряд для наблюдений за всеми выездами царя: необходимо было установить точно их время и маршруты. Наблюдения велись ежедневно по определенному расписанию. Софья Львовна руководила наблюдательным отрядом, записывала результаты наблюдений, сама участвовала в них.
Вести наблюдения было нелегко. Царь, напуганный неоднократными покушениями, соблюдал строжайшие предосторожности. Во всех поездках, помимо охраны, его сопровождал верный слуга — полицеймейстер Дворжицкий.