В Сибирь, однако, С. Г. Нечаев не попал, так как император заменил ему каторгу вечным заключением в Петропавловской крепости. В конце января 1873 года арестанта доставили в одиночный каземат, под окном которого установили особый пост. Об С. Г. Нечаеве шеф жандармов еженедельно получал сведения от коменданта крепости, и, судя по ним, узник вел себя сначала спокойно, спал и ел хорошо. Просил он только книг и бумаги, но ему в этом отказывали. Иногда, правда, он терял свое обычное хладнокровие, и тогда в рапортах появлялись замечания о "дерзком" голосе узника, его презрительной улыбке, отказе есть постную пищу и о том, что он "не признает никакого божества".
Первое столкновение С. Г. Нечаева с тюремщиками произошло 1 апреля, когда он запустил в жандарма стулом и "стал ругать его неприличными словами", после чего объявил голодовку, впрочем, продолжавшуюся недолго. Выходка эта не повлекла за собой тяжелых последствий для узника, в результате ее он даже получил возможность начать литературную работу и заказывать книги на русском и иностранных языках.
В 1875 году Равелин посетил шеф жандармов генерал А. Л. Потапов, который предложил С. Г. Нечаеву составить записку "о составе, численности и средствах революционной партии". Возмущенный этим предложением, узник дал шефу жандармов пощечину, но последний вскоре нашел способ отомстить. Когда в начале февраля 1876 года С. Г. Нечаев обратился к Александру II с просьбой о пересмотре приговора, в резкой форме написав о его незаконности[67] [Заменив каторгу вечным заключением в Петропавловской крепости, царь нарушил царский же закон, по которому запрещалось усиливать наказание, назначенное по приговору суда], разгневанный император приказал: "Прошу оставить без внимания и воспретить преступнику Нечаеву писать и написанное им до сего времени отобрать и рассмотреть; заниматься же чтением книг не возбраняется". Когда заключенный был на прогулке, у него забрали бумагу и письменные принадлежности, а также уничтожили рукописи статей, очерков, романов и наброски незаконченных произведений.
У С. Г. Нечаева это вызвало нервный срыв: он разразился криками и бранью, разбил окно. Тогда его заковали в ножные и ручные кандалы и привязали к кровати; в ножных кандалах он оставался три месяца, в ручных — два года, пока не заболели руки. Однако эти меры только подхлестнули неукротимого узника. И он… "расположил к себе солдат и унтер-офицеров, которых приставили охранять его. Со страстностью мученика С. Г. Нечаев говорил о своих безвинных страданиях за правду и за мужиков. Скоро, мол, настанет другое время, в стране произойдет переворот, царя убьют, на его место выберут другого, и впредь все цари будут выборными. Земля отойдет крестьянам, фабрики и заводы — рабочим. И солдаты, решив, что этот арестант — важный человек, почти все оказались на его стороне и стали тайно снабжать его бумагой и карандашами. Если бы кто-либо из начальства неожиданно нагрянул в Равелин, он бы остолбенел от изумления. В дежурной комнате — галдеж. Солдаты читают не только газеты, но и свежие прокламации и последние номера "Вестника Народной воли"; некоторые из них учатся шифровать по рецепту Нечаева, по коридору без всякой субординации ходят дежурные, а около двери камеры № 5… сидит жандармский унтер-офицер и наслаждается рассказами узника… А с вечера ходившие за старших в караул ефрейтор Колодкин и часовой Тонышев выписывали из наряда фамилии часовых, которые должны будут на другой день стоять на часах у камеры № 5, и передавали списочек Нечаеву…"
Установив связь с народовольцами, С. Г. Нечаев предлагал им разные способы захвата Петропавловской крепости и своего освобождения. Но намерению этому не суждено было сбыться: на рубеже 1880–1881 годов все силы "Народной воли" были сосредоточены на подготовке покушения на Александра II, а потом многие члены Исполнительного комитета сами оказались в заключении. Разгром "Народной воли" почти оборвал связи С. Г. Нечаева с внешним миром, и надежды на освобождение с помощью народовольцев у него угасли. Тогда он принялся разрабатывать новый план, полагаясь только на содействие преданной ему стражи. Но в конце 1884 года власти добрались и до его солдатской подпольной организации. Выдал ее Л. Мирский — горячий и увлекающийся молодой человек, но без твердых политических убеждений и в революционном лагере оказавшийся случайно. За послабление тюремного режима и улучшение питания он сообщил коменданту крепости о связях С. Г. Нечаева с солдатами и готовящемся побеге. Всю команду Равелина немедленно арестовали, причем не только ту, которая находилась там в момент раскрытия заговора, но и служившую в прежние годы.