ввели на очную ставку в „комиссию“, то меня поразила внешность Кибальчича: этот уравновешенный человек, ничем не возмутимый, был бледен как полотно, глаза его блуждали, и по лицу его спадали крупные капли пота; даже его смятая рубашка была, видимо, вся влажная… Очевидно, его допрашивали уже не один час, не давая ни минуты опомниться… Только этим я и объяснил себе его состояние крайнего утомления и как бы растерянности… Только тут впервые я и уразумел, каким бывает настоящий допрос в „комиссии“ III отделения».
В киевской тюрьме Кибальчич провел целых два года – и все это время в качестве подследственного, а не осужденного. Так и не было доказано, что он вел в Жорнище преднамеренную пропаганду.
В тюрьме Николай занимался изучением английского и медицины, много читал.
Весной 1877 года заключенного Кибальчича навестила Катя Зенькова, которая так и не вышла замуж за племянника викария.
В августе того же года Кибальчич подал прошение министру юстиции о скорейшем рассмотрении его дела. В этом же прошении он писал о своем желании отправиться на шедшую в то время русско-турецкую войну фельдшером или солдатом.
Священник Наркисс Олтаржевский, у которого в Жорнище гостил Николай тем злополучным летом, резко критиковал Кибальчича и активно помогал следствию. Позже он получил орден Святой Анны III степени за заслуги по военному и гражданскому ведомству.
В тюрьме Николай познакомился со многими революционерами. Среди его новых друзей был Лев Дейч – впоследствии один из лидеров меньшевиков. От него Николай узнал о планах революционеров совершать террористические акты, используя взрывные устройства.
Вот как Дейч вспоминал о знакомстве с Кибальчичем: «…особенно оптимистом он был в отношении к людям. О всех, с кем он близко сталкивался, он был хорошего мнения! Хотя и не превозносил никого до небес, не приходил ни от кого в особенный восторг. Он со всеми в тюрьме – как впоследствии на воле – был одинаково хорош, ровен, со всеми жил в мире (нас было в тюрьме человек около 20). Я решительно не знаю случая, чтобы он с кем-нибудь серьезно поспорил, поругался, и, думаю, во всю его жизнь с ним не было такого случая. Всегда спокойный, уступчивый… Он не собирался уже, как прежде можно было думать, поселиться в каком-нибудь селе с целью вести мирную, культурную деятельность. Теперь он сам находил, что медленная пропаганда – работа малопроизводительная, сам заявлял, что невыгодно за „одного крестьянина“, за одну „Хитрую механику“ десяти социалистам целые годы проводить в тюрьмах».
Надзирателем в киевской тюрьме некоторое время был Фроленко, также революционер. Он поступил на эту службу специально для того, чтобы освободить товарищей по революционной борьбе, в том числе и Льва Дейча. Фроленко смог устроить их побег.
От Фроленко же киевские революционеры узнали о Кибальчиче и решили помочь ему освободиться. Для этого нужно было взять арестованного на поруки. Это могли сделать только близкие родственники. Было решено, что Кибальчичу следует вступить в фиктивный брак с Еленой Кестельман,
