Обнаружив труп Иванова, полиция в ходе следствия вышла на след тайного общества. Когда начались аресты, Нечаев бежал за границу. Всего по делу «Народной расправы» было задержано в Москве и Петербурге около 300 предполагаемых членов общества и им сочувствующих, однако за отсутствием улик половина из них была сразу отпущена. Поскольку ложь и коварное убийство «во имя революции» были налицо, то правительство решило организовать открытый судебный процесс над обвиняемыми. Но дело стало разваливаться с нарастающей скоростью, и в соответствии с действующими законами прокуратура нашла основания для привлечения к судебной ответственности только 77 из 148 арестованных. На суде по этому громкому делу обвинение старалось представить подсудимых опасными государственными преступниками и опытными конспираторами, сплотившимися для ниспровержения существующего строя, тогда как адвокаты характеризовали их как молодых, наивных и горячих радикалов, чье членство в тайном обществе нельзя приравнивать к участию в политическом заговоре. Аргументы адвокатуры были признаны судьями более убедительными, вследствие чего только 34 человека были приговорены к различным срокам тюремного заключения, каторжных работ и ссылки. Крупномасштабного процесса, дискредитирующего в глазах общества революционную идею, на который рассчитывали император и шеф жандармов, не получилось. Негодующему на «необъективность» суда Шувалову пришлось утешиться тем, что почти всех оправданных по суду он в административном порядке отправил в ссылку. Он также приложил большие усилия для того, чтобы поймать за границей виновника всей этой истории и доставить его для суда на родину. Поскольку Нечаев был виновен в уголовном преступлении, то правительство Швейцарии, где он скрывался, арестовало его и выдало России. В 1873 г. он был судим в Москве и приговорен к 20 годам каторжных работ.

Однако, справившись с нечаевским кружком, Третье отделение оказалось совершенно неподготовленным к борьбе с массовым антиправительственным движением народников. Хотя «хождение в народ», как форму ведения революционной агитации, государственная безопасность и предусматривала заранее (еще 31 мая 1869 г. Шувалов циркулярно предписал местным властям брать под «усиленный надзор» студентов, отъезжающих в разные места на каникулы, поскольку они «намереваются распространять ложные понятия между фабричными рабочими и бывшими помещичьими крестьянами»), но она явно была захвачена врасплох масштабами начавшегося движения. Весной 1874 г. после окончания занятий тысячи студентов, скромно одетых и снабженных фальшивыми паспортами и прокламациями, отправились агитировать народ за социализм и свержение самодержавия. «Хождение в народ» захлестнуло страну, и жандармские власти первоначально растерялись перед лицом революционной пропаганды, одновременно развернутой более чем двумя сотнями подпольных кружков в 50 губерниях Российской империи. Лишь случайность помогла жандармерии сохранить лицо. 31 мая во время рейда в одной мастерской сапожника в Москве, оказавшейся достаточно неумело законспирированной явкой, жандармы арестовали нескольких народников, у которых при себе оказалась не только революционная литература, но и десятки адресов и шифров. Благодаря этому Третье отделение напало на след нелегальной типографии в Москве и многих тайных кружков, разбросанных по различным губерниям. Проведя широкомасштабную операцию, жандармы арестовали большое число народнических пропагандистов (различные источники оценивают количество арестованных от одной до восьми тысяч).