13 марта 1881 года (по новому стилю) народовольцы убили царя Александра II. Суд, состоявшийся с 7 по 9 апреля 1881 года в Санкт-Петербурге, завершился вынесением смертного приговора всем шести обвиняемым.

Организатором группы был Александр Желябов, который во время суда не упускал ни малейшей возможности выступить с обличительной политической речью. Непосредственно в царя бомбы метали Рысаков и Гриневицкий. Участие же Кибальчича выразилось в том, что он изготовил бомбы и обучил боевиков пользоваться ими.

Кибальчич был арестован 29 марта 1881 года. Он снова оказался в камере – во внутренней тюрьме Петербургского жандармского управления, расположенной на набережной Фонтанки. Кибальчич, разумеется, понимал, что смертный приговор неизбежен. И понимание этого вернуло его душе покой. Напряжение последних дней схлынуло. Все, что Николай мог сделать для революции и наступления эры справедливости, он уже сделал – хватало времени посидеть, подумать, вспомнить прошлое и даже пофантазировать о будущем. Именно в камере смертников Кибальчич занимался тем делом, которому при другом развитии событий мог бы посвятить всю жизнь. Его эрудиция, его природные таланты, его познания в области транспорта и взрывчатых веществ соединились, чтобы произошел качественный скачок, и разночинец Николай Кибальчич сделал открытие, опередившее время.

Адвокат Герард в обращении к сенату рассказывал:

«Когда я явился к Кибальчичу, как назначенный ему защитник, меня прежде всего поразило, что он был занят совершенно иным делом, ничуть не касающимся настоящего процесса. Он был погружен в изыскание, которое он делал о каком-то воздухоплавательном снаряде; он жаждал, чтобы ему дали возможность написать свои математические изыскания об этом изобретении. Он написал их и представил по начальству…»