一八四八年的欧洲革命浪潮低落以后，沙皇政府在国内对进步思想界开始疯狂迫害。特务机关加强了对彼得拉舍夫斯基小组活动的侦察，把陀思妥耶夫斯基看成一个最危险的革命者。一八四九年四月二十二日，沙皇御前第三厅的特务头子、侍从将军奥尔洛夫伯爵给彼得堡宪兵队邱吉诺夫少校下达了逮捕陀思妥耶夫斯基的秘密指令：“奉上谕，兹命阁下于明晨四时逮捕退役少尉工程师和文学家费道尔·米哈伊洛维奇·陀思妥耶夫斯基，该犯居住在小海军街和沃兹涅先斯克大街交叉路口席里楼第三层勃列麦尔公寓。应抄查陀思妥耶夫斯基的一切文件和书籍，将该犯以及查抄之物品一并解到御前第三厅归案。应仔细搜查，勿使任何东西有所遗漏。”
四月二十三日清晨四点，陀思妥耶夫斯基从格里高利耶夫家做客归来，刚刚躺下睡觉，一伙挎着腰刀的宪兵和警察突然闯进来，蛮横地把他叫起来。他们到处乱翻，一个宪兵从椅子上爬到俄国式的大炉子顶上，一不小心，跌了下来。一个警察在桌子上发现一枚旧铜币，以为是什么重要罪证，断定陀思妥耶夫斯基是伪币制造者。最后，他们把作家为数不多的藏书、手稿和来往信件捆成一捆，带走了。陀思妥耶夫斯基被押上马车，女房东和仆人们感到震惊，一个个吓得目瞪口呆。
与陀思妥耶夫斯基同时被捕的有彼得拉舍夫斯基本人及其小组成员三十多人，全都给关在彼得保罗要塞的监狱里。十多天以后，审讯官向陀思妥耶夫斯基提出了下列问题：第一，彼得拉舍夫斯基为人如何？第二，他家集会时谈话的内容都是什么？第三，这个团体的秘密使命是什么？陀思妥耶夫斯基没有忏悔，没有出卖同志，在供词中谴责了书刊审查制度，认为它有碍文学的发展；称赞了傅立叶主义，认为它充满“人类之爱”。
军事法庭没有掌握充分的证据，迟迟不得开庭审判，事过半年多以后，于十一月十六日草草宣判。判决书写道：“查被告陀思妥耶夫斯基的罪行如下：本年三月，该犯从贵族普列谢耶夫（被告）处得到文学家别林斯基的罪恶书信之抄本，在一些集会上朗读该信：先在被告杜罗夫的寓所，后又在彼得拉舍夫斯基的寓所，最后又把该信交给被告蒙别利誊写。陀思妥耶夫斯基在被告斯彼什涅夫的寓所听别人朗读格里高利耶夫少尉的有害著作《士兵的谈话》。陀思妥耶夫斯基扩散文学家别林斯基反宗教和反政府之信件，听格里高利耶夫少尉图谋不轨之著作而不告发，实属罪大恶极。军事法庭特宣判：褫夺该犯一切头衔和财产，判处死刑，立即执行枪决。”
一八四九年十二月二十二日晨七点，寒风凛冽， 天色晦暗，陀思妥耶夫斯基等二十一名死囚被押到谢苗诺夫校场。刑场戒备森严，处刑台三面站满列队士兵。法官宣读死刑判决书以后，神甫给死囚们一一吻了十字架。接着，给他们穿上白色的尸衣，三人编为一组，准备分组依次处决。陀思妥耶夫斯基被编为第二组，眼看着第一组的彼得拉舍夫斯基等三人被蒙上了眼睛，分别被绑在三个刑柱上，等待着死亡的到来。对于他来说也只有一分钟好活了，这时他觉得“生活是一件礼物，生活是种幸福，每一分钟都可以成为一个幸福的时代”。在这“可怕的、无限恐怖的、等待着死神降临的时刻”里，他想到了自己的亲人，想到了亲爱的哥哥。他又跟身旁的杜罗夫和普列谢耶夫拥抱，跟他们诀别。
行刑的士兵举起枪来，向着彼得拉舍夫斯基等三人瞄准……突然，一个宫廷侍从武官来到刑场，制止了射击，传达了沙皇的圣旨……原来军法会议处将军在复审判决时觉得死刑过重，上报沙皇尼古拉一世呈请减刑。沙皇为了表现自己的“恩典”，决定“从宽处理”。但是为了在精神上摧残陀思妥耶夫斯基等人，下令演出这场假处决。侍从武官宣读了沙皇的特赦令：陀思妥耶夫斯基由死刑改为四年苦役，充军西伯利亚；其他人也都照例减刑。但是沙皇的残酷目的已经部分达到：第一组囚犯中有一个经不起恐怖的折磨而发了疯。陀思妥耶夫斯基后来在《白痴》中描写了死囚在临刑前的恐怖心理，是世界文学中少有的描写死亡的恐怖的文字。
陀思妥耶夫斯基虽然活下来了，但严峻的苦役和充军在等待着他。在押往西伯利亚的前一天，监狱里进行了大搜查，陀思妥耶夫斯基被抄出他在狱中写的全部手稿：一部长篇小说和一个剧本的提纲以及短篇小说《童话》（后改名《小英雄》）。他从一八四四年开始写作，到一八四九年初，将近五年的时间里写了长、中、短篇小说十二种。突然被捕，迫使他中断了长篇小说《涅托奇卡·涅兹瓦诺娃》的写作，这部作品当时已经开始在刊物上连载。写作已经成了他的第一生活需要，在狱中也没有停止。可是如今他完全被剥夺了写作的权利，其痛苦不亚于肉体的死亡。他在给哥哥的信中说：“当真我永远不能够再执笔写作了吗？我想四年后也许有这种可能……要是不准我写作，我会死的。”只好把希望寄托于渺茫的未来。
“死屋”十年
一八五○年的元旦快要到了，彼得堡的达官贵人、豪门富户正在准备欢度佳节。但是对于那些被剥夺了一切权利的囚徒来说则根本没有任何节日，新的一年给他们带来的将是苦难。十二月二十四日，陀思妥耶夫斯基和其他难友一起被押往西伯利亚苦役地。白天，他告别了到狱中来探望他的哥哥和亲友，晚上，披枷戴镣，乘上雪橇，在风雪弥漫之中离开彼得堡，向着遥远的西伯利亚进发。这些苦役犯途中在交接站托波里斯克停留数天，陀思妥耶夫斯基被分派到鄂姆斯克要塞。
苦役监狱是人间地狱。意大利大诗人但丁的《神曲·地狱篇》中，地狱的入口写着“死屋”两个大字。陀思妥耶夫斯基后来在他那本描写苦役生活的著作《死屋手记》中，就把它借用来称呼苦役监狱。他戴着镣铐，在“死屋”里度过了四年多的时间，一千五六百个白天和黑夜。这位全俄知名的作家被剥夺了一切称号和权利，跟那些杀人犯、强盗一起睡在一个通铺上，受着种种折磨和屈辱。陀思妥耶夫斯基在到达鄂姆斯克要塞以后，看到监狱里阴森恐怖的情景，神经受到严重刺激，就昏了过去；口吐白沫，四肢抽搐，牙关紧闭，患上了癫痫症。这种病症后来折磨了他一生，最后导致他过早逝世。
四年多的苦役生活难以想象多么可怕，令人不寒而栗。对于囚徒来说，自然谈不到什么政治权利和经济地位，他们连最起码的人格尊严都被剥夺，像牛马一样地做着苦工，随时都要受到连牛马也不会受到的酷刑。稍微得罪监狱看守人员，马上就要遭到“九条鞭”的毒打。对于陀思妥耶夫斯基来说，比这肉体上的痛苦更难以忍受的是精神上的摧残。要塞高大的城墙把这里的生活与广阔自由的天地完全隔绝；每天看到的仅仅是头顶上一小块灰色的天空和周围那些被剃掉了半边的头和愁苦的面孔，听到的只是哗啷哗啷的镣铐声和痛苦、绝望的呻吟声……
监狱的生活痛苦而单调，旷日持久，可是在陀思妥耶夫斯基面前却展现出另一个世界。他惊奇地发现，在这“死屋”里住着的都是活人，在他们中间有许多聪明、有才智的人。他看到，即使是在这种环境里，那些出身于下层的囚徒，尤其是农民，处处都对贵族囚徒表现出敌意。这迫使陀思妥耶夫斯基重新评价自己，重新评价俄国知识界。人民群众对统治阶级的仇恨心理和敌对情绪，本来是阶级斗争的一种表现，但是陀思妥耶夫斯基却认为是知识界脱离人民的结果。他看到那些说话粗鲁、行为野蛮的杀人犯有时也有一颗善良的心，于是他就情不自禁地想起了他童年时期在自己家的庄园里遇到的那个大胡子农民玛列伊。因此他认为俄国知识界的任务就是接近人民群众，放下自己的优越感，接受人民群众的观点，他们落后保守的思想意识，包括他们的宗教情绪。在监狱里，陀思妥耶夫斯基手头仅有一部《圣经》，他读了又读，几乎全部背得出来。对革命的一点点向往竟招来了如此残酷的惩罚；他觉得好像不能再有别的出路，惟有转向宗教。他那空想社会主义理想跟着彼得拉舍夫斯基小组被粉碎而彻底破灭了。他不再相信知识分子会有什么作为，也不再相信人民群众会跟着知识分子去推翻沙皇的统治。于是，他尽管仍旧热爱人民，想为他们寻找出路，但是他却不再相信革命了。陀思妥耶夫斯基服完苦役以后曾经说：“思想变了，但心还是那颗。”他的思想的确变了，变得非常彻底，他对革命完全失望，把社会主义信仰抛得一干二净。但他的心还是那一颗，他照旧同情被压迫者的苦难，企图为他们寻找解脱苦难的途径。然而摈弃了革命的道路，他惟有向宗教呼吁。这种尖锐的思想矛盾，构成了陀思妥耶夫斯基后半生最大的精神悲剧。
陀思妥耶夫斯基在监狱里不能读书，不能写作，但是应该说，他的文学创作并没有完全停止。他不断地观察着周围的每一个人，了解他们的经历，研究他们的性格，洞悉他们心灵的奥秘，在自己的头脑里进行着艺术“练习”。他后来对别人说：“我无法向您表达我由于在狱中不能写作而遭受多少痛苦。但是在我的内心里工作却在沸腾。”“我从苦役地带出来多少人民的典型和性格！”陀思妥耶夫斯基熟悉各种类型的罪犯，了解各种各样的犯罪活动，掌握了各种犯罪的心理。可以说，在他以前没有任何一位作家像他这样了解和熟悉社会犯罪问题。四年的监狱生活，与各种各样的罪犯的接触，为陀思妥耶夫斯基提供了极其丰富的创作素材。他后来不仅写了反映苦役监狱生活的长篇报告文学《死屋手记》，而且几乎在每一部长篇小说中都涉及到犯罪问题，都描写了凶杀。
一八五四年三月二日，陀思妥耶夫斯基在鄂姆斯克苦役监狱服刑期满，获得释放。“自由，新的生活，死里逃生……这真是极美妙的时刻！”他离开监狱时头脑里装着丰富的创作素材和新作品的构思，但同时身上也带着可怕的病症——癫痫症，思想上还有那精神悲剧的种子。
出狱后的“自由”是极其有限的，陀思妥耶夫斯基还要服兵役，而且是无期限的。他被发配到谢米帕拉廷斯克，在西伯利亚第七常备营里当列兵。严峻的兵营生活，没完没了的操练和站岗值勤，对长官绝对服从，这一切对于作家来说都沉重难熬；而且稍不留心，就要受到鞭挞，浑身被打得皮开肉绽，鲜血淋淋。总之，兵营并不比苦役监狱好多少，仍然是一座“死屋”。这样挨过了两年半的时间，一八五六年十月，陀思妥耶夫斯基被晋升为少尉。从此，他在兵营外面有了自己的住宅，可以和熟人、朋友进行交往。最使他欣慰的是有了写作的可能，这时他开始写《死屋手记》。
陀思妥耶夫斯基当列兵时就结识了省府秘书亚·伊·伊萨耶夫及其妻子玛丽娅·德米特里耶芙娜，跟他们相处得很好，经常到他们家里去给他们的儿子帕沙授课。后来伊萨耶夫工作调动，移家库兹涅茨克，不久患病身亡。这时，陀思妥耶夫斯基已经当了军官。他在一八五七年二月赴库兹涅茨克看望玛丽娅·德米特里耶芙娜，与她产生了爱情，结了婚。这个女人有着病态的性格，感情容易冲动，对陀思妥耶夫斯基时而爱得发狂，时而冷若冰霜。作家后来在《白痴》中塑造娜斯塔西娅·菲里波芙娜的形象，在《卡拉玛卓夫兄弟》中塑造格鲁申卡的形象，都以自己的第一个妻子为原型。
当陀思妥耶夫斯基在遥远的西伯利亚服苦役和充军的时候，俄国内地发生了重大变化，酝酿着一场政治上的暴风雨，专制农奴制已经进入总危机的时期。沙皇政府为了转移国内的政治视线，加紧对外侵略扩张，与英国、法国、土耳其争夺地中海势力范围的斗争越演越烈，终于在一八五三年爆发了克里木战争。沙皇俄国在这场战争中遭到失败，充分暴露了专制制度的腐朽。克里木战争的失败在俄国国内引起了强烈的反响，加剧了人民群众对专制农奴制的不满情绪，农民骚动此起彼伏，社会进步阶层要求改革的呼声日益强烈。最高统治者沙皇也感到不能再原封不动地统治下去，否则就会被人民群众所推翻。
在这种情况下，俄国文坛重新活跃起来，各种思潮流派围绕着如何进行农奴制改革的问题展开了激烈的论争。远在谢米帕拉廷斯克的陀思妥耶夫斯基，密切地关注着国内的情况，急不可待地想重返文坛。一八五七年八月，他在《祖国纪事》杂志发表了他当年在彼得堡监狱中写的短篇小说《小英雄》，署名姆——伊。一八五八年初，陀思妥耶夫斯基申请因病退伍，要求定居莫斯科。他为此亲自上书沙皇和军政大臣，于一八五九年四月获准退伍，移居特维尔。这时，他完全恢复了写作生涯。一八五九年，他先后在《俄语》和《祖国纪事》两个刊物上发表了中篇小说《舅舅的梦》和《斯杰潘契科沃衬》。这年的年底，他终于回到了阔别十年之久的彼得堡。
重返文坛
彼得堡热烈地欢迎了陀思妥耶夫斯基，把他看成是当年别林斯基的战友，彼得拉舍夫斯基小组的成员和经历了十年苦役和充军的受难者。作家四十年代的作品被淹没了十年之后，再版问世，与新的一代读者见面。人们对《穷人》的兴趣不减当年，阅读时仍然激动不已。当然，在广大读者中间引起最强烈反响的首先还是作家的新作。一八六○年和一八六一年，陀思妥耶夫斯基的两部大型作品《死屋手记》和《被侮辱与被损害的》相继问世，立即引起读者和评论界的好评。