В студенческих волнениях, происходивших в каждом университете, в будораживших общественность «криках журналистов» Долгоруков видел руку врагов из-за границы. Проживавшие в Европе эмигранты, особенно находившийся в Лондоне Александр Герцен, нелегально переправляли в Россию свои статьи, призывая проводить «преобразования по всем частям вдруг, тогда как правительство может допускать их не иначе, как тихо и постепенно».
В отчете за 1859 г. начальник Третьего отделения проявил еще большую озабоченность настроениями журналистов. Занявшись «обличением», отмечал Долгоруков, они почти в каждой газете публиковали статьи о «бюрократическом зле и социальной несправедливости». В 1861 г. после отмены крепостного права Долгоруков обрушивается на журналистов за разжигание народного недовольства и высказывание сомнений в компетентности правительства и самого императора. Естественными последствиями этих настроений, писал он, были рост беспорядков в университетах, недоумение помещиков, лишившихся собственности и капитала, всеобщее недовольство правительством и потеря доверия к нему.
Самой опасной фигурой среди журналистов, по мнению блюстителей общественного спокойствия, был писатель и публицист Н.Г. Чернышевский. В списке врагов государственного строя, составленном Третьим отделением, его фамилия значилась первой из пятидесяти. Долгоруков очень серьезно отнесся к делу Чернышевского, полагая, что осуждение писателя с последующей ссылкой или тюремным заключением поможет избавить империю от серьезной угрозы ее безопасности.
В Петербурге у журнала «Современник», одним из руководителей которого был Чернышевский, было около шести тысяч подписчиков (значительная цифра для того времени).
Долгоруков подозревал Чернышевского и его сторонников в распространении нелегальных памфлетов радикального толка, наводнивших в то время всю Россию. 2 октября 1861 г. Долгоруков послал на Литейный проспект в Петербурге целый отряд агентов в штатском, чтобы они дежурили у квартиры Чернышевского, опознавая всех посетителей, записывая, сколько времени провели они у писателя, и фиксируя его отлучки. Некоторые агенты сопровождали Чернышевского в течение всего дня, а вечером подавали рапорт своему начальнику. Вскоре были завербованы швейцар и кухарка Чернышевского, а специальные агенты посылались на почту, чтобы просматривать его корреспонденцию.
15 мая 1862 г. Долгоруков посоветовал Александру II организовать специальную комиссию, подобную той, что действовала после восстания декабристов, для пресечения деятельности подпольных издателей. Царь прислушался к этому совету и назначил Следственную комиссию, во главе которой поставил князя А.Ф. Голицына. Комиссия состояла из чиновников Третьего отделения и главных министерств; император уполномочил их действовать решительно и по необходимости использовать чрезвычайные меры. 19 июня по цензурным соображениям за «дурное направление» были временно закрыты радикальные журналы «Современник» и «Русское слово»; 8 июля Третье отделение задержало Чернышевского, ссылаясь на перехваченное письмо Герцена, в котором он предлагал одному из сотрудников Чернышевского издавать «Современник» за границей.
Письмо Герцена и результаты девятимесячной слежки за Чернышевским не давали юридических оснований для его ареста, поэтому Долгоруков решил воспользоваться своими особыми полномочиями и изолировать этого опасного человека от общества. Может быть, уже тогда он подозревал, что ему удастся договориться с молодым сотрудником Чернышевского В. Д. Костомаровым, которого арестовали через месяц после задержания Чернышевского.
Костомарова обвинили в том, что в своей типографии он пытался напечатать революционную прокламацию «К барским крестьянам». На суде Костомаров назвал автором прокламации близкого друга Чернышевского Александра Михайлова, тем самым смягчив себе приговор. В марте 1863 г. Костомаров согласился дать более точные показания, утверждая, что главным автором был Чернышевский. За это признание ему щедро заплатили. После показаний Костомарова комиссия прекратила сбор данных по делу Чернышевского и обвинила его в политическом преступлении. В мае дело было передано в Сенат, слушание состоялось в октябре.
Сенат, обладавший верховной юридической властью, постановил вынести приговор без дополнительного допроса обвиняемого и свидетелей. В начале 1864 г. члены Сената признали Чернышевского виновным в написании и попытке распространения мятежного воззвания к крестьянам и приговорили его к четырнадцати годам каторги (зная, что царь смилостивится и вдвое сократит срок) и пожизненному поселению в Сибири. 5 февраля приговор вступил в силу, несмотря на критические замечания Министерства юстиции, которое считало наказание слишком тяжелым.