«Пришел крайний срок, и освобождать крестьян надо не завтра, а ныне», – говорилось в проекте Кошелева. Его план предполагал освобождение крестьян с двенадцатилетним сроком выкупа земли (три года – по официальному максимуму цен, три года – на условиях, выработанных соглашением выборных от дворянства и крестьян, за оставшиеся шесть лет – общий обязательный выкуп на условиях правительства; дворовые при этом подлежали освобождению без земли).

В 1858 году по представлению рязанского губернатора М. К. Клингенберга (а фактически стараниями вице-губернатора М. Е. Салтыкова-Щедрина) Кошелев был назначен членом от правительства в Рязанский губернский комитет по крестьянскому делу. Кошелев был среди восемнадцати депутатов от губернских комитетов, потребовавших представить на их рассмотрение окончательный проект крестьянской реформы, выработанный Редакционными комиссиями. Он критиковал работу последних и считал, что в окончательном проекте ущемлены вотчинные права помещиков. «Слово „свобода“, – писал Кошелев, – не должно быть употребляемо в указах; это тем удобнее, что слова „отпуск на волю“ однозначащи и не возбуждают в народе никаких ложных понятий».

В 1861 году, после оглашения манифеста Александра II, Кошелеву пришлось вызывать батальон Сибирского гренадерского полка для усмирения крестьянского бунта в Песочне – так его бывшие крепостные отреагировали на условия выкупа земли. Дворяне Сапожковского уезда, которых он с 1847 года убеждал в необходимости реформы, также возненавидели своего бывшего предводителя. Правительство, знакомое с его предложениями о введении представительных институтов, подозревало в нем конституционалиста. Даже друзья-славянофилы, с которыми у него не было расхождений по крестьянскому вопросу, укоряли Кошелева в излишней лояльности и стремлении к сотрудничеству с властью. И они были недалеки от истины.

Еще в 1854 году, в условиях жесточайшего финансового кризиса, вызванного войной, Кошелев составил записку «О денежных средствах России в настоящих обстоятельствах» и в 1855 году подал ее императору Александру II. В 1859–1860 годах он был членом Комиссии по проектам нормативного устава поземельных банков и ипотечного положения, а в 1860 году – председателем Винокуренной подкомиссии, разработавшей проект свободной виноторговли с установлением акцизного сбора в четыре копейки с градуса алкоголя. В 1862 году, став председателем Московского общества сельского хозяйства, Кошелев выступает с проектом созыва земской думы. Это компромисс, который он предлагает правительству в ситуации, когда отношения в обществе накалены, а процесс освобождения крестьян еще не дал положительных результатов.

В период Польского восстания 1863–1864 годов Кошелев одобрял действия виленского генерал-губернатора М. Н. Муравьева, считал невозможным существование самостоятельного польского государства: «А Муравьев хват: вешает да расстреливает! Дай Бог ему здоровья». В 1864 году Кошелев принял предложение правительства и был назначен управляющим финансами в Царстве Польском (кроме того, он заведовал горными заводами Западного края). На этом посту он выступил против русификаторской политики князя Черкасского, добился разрешения на привлечение польского дворянства в Комиссию о налогах в Царстве Польском и включение их в аппарат управления, составил проекты питейного устава и положения «О преобразовании прямых налогов в Царстве Польском».

Кошелев сумел стабилизировать финансовое положение в крае, способствовал распространению русского языка в делопроизводстве (документы, написанные по-русски, принимались вне очереди и рассматривались при его личном участии). Опытный дипломат, Кошелев часто устраивал в своем доме приемы для польской знати. В 1866 году из-за конфликта с Н. А. Милютиным и М. X. Рейтерном он вышел в отставку, оставив о себе добрые воспоминания среди польской шляхты, интересы которой он защищал, в отличие от остальной русской администрации. Правительству он представил записку «О прекращении военного положения и введении общегосударственных учреждений в Царстве Польском».