Заговорщики готовили свой удар в обстановке повышенного внимания со стороны полиции и им было не обойтись без бдительности, проявляемой Клеточниковым, несмотря на то, что он не всегда располагал нужной информацией. Арестованный после московского покушения Квятковский был приговорен к смертной казни и повешен 4 ноября 1880 г. Тремя неделями позже полицией был схвачен Михайлов. Находясь в заточении в Петропавловской крепости, он возложил на своих товарищей — прежде всего, на Баранникова — задачу успешного проведения операции. Желябову, а также его товарищу Михаилу Тригони, вдохновившему на борьбу рабочих в Одессе и прибывшему в Петербург для того, чтобы поддержать заговорщиков, нередко приходилось исполнять различные роли по мере того, как ряд революционеров оказывались не в состоянии участвовать в заговоре из-за арестов. 27 февраля — хотя подготовка покушения на тот момент уже значительно продвинулась — настала очередь Желябова оказаться в числе арестованных.
С начала 1881 г. заговорщики приступили к изучению маршрутов, по которым перемещался Александр II, считая это первоочередной задачей на пути к началу серьезного действия. На основе анализа предыдущих провалов Михайлов заключил, что покушение должно быть совершено на открытом пространстве, во время одной из поездок императора. Было организовано методичное наблюдение с целью выявления привычек Александра, которое было поручено Софье Перовской и двум новичкам из числа студентов — Игнатию Гриневицкому и Николаю Рысакову.
Столь обстоятельный сбор информации позволил сделать три принципиальных вывода: император больше не передвигался пешком, но в зависимости от случая использовал экипаж или коляску, при неизменном присутствии охраны; маршруты его движения были непостоянны, хотя и имели одни и те же конечные точки, и зачастую менялись в последний момент; единственным регулярным выездом, с постоянными графиком движения и маршрутом, являлась воскресная прогулка, когда император — после посещения церковной службы, также проходившей в определенный час, — отправлялся в манеж, чтобы присутствовать там на параде лейб-гвардии. Для этой поездки были предусмотрены два маршрута. Именно тогда было принято решение сосредоточить все усилия вокруг воскресной поездки императора и подготовить покушение с применением бомбы и учетом возможности движения по любому из двух маршрутов.
Однако страх перед очередным провалом заставил заговорщиков принять многочисленные меры предосторожности и использовать сразу несколько взрывных устройств. Кибальчич, имевший наибольший опыт обращения со взрывчаткой, нес ответственность за эту часть плана и явил пример поразительной изобретательности. В архивах Третьего отделения даже сохранился проект летательного аппарата, изобретенного им в заключении, с прилагавшимся подробным описанием. Этот проект был создан за несколько дней до смерти Кибальчича, который был повешен 3 апреля вместе с основными организаторами покушения — Желябовым, Михайловым, Перовской и Рысаковым. Орудие убийства, тщательно им изготовленное и продемонстрированное публике в ходе судебного процесса 26 марта, было сконструировано с поразительной точностью. Нитроглицериновые бомбы взрывались с расстояния одного метра, отличались высокой надежностью и поражали наверняка не только объект, на который были направлены, но также с определенной долей вероятности и метателя, поскольку тот был вынужден бросать бомбу с очень близкого расстояния и рисковал при этом быть задетым взрывом или схваченным на месте.
Итак, первая часть плана была посвящена изучению маршрута движения императора. Софья Перовская и ее юные приспешники установили, что император неизменно выбирал один из двух маршрутов, двигаясь либо вдоль Екатерининского канала, либо по Невскому проспекту и Малой Садовой улице, причем второй маршрут был для него более привычен. Было решено заминировать один из этих путей.
Были разработаны два возможных плана действий. На Екатерининском канале Софья Перовская заметила, что, делая поворот, кучер вынужден притормозить лошадей, которые сразу переходили почти что на шаг; из этого она заключила, что именно здесь необходимо было провести покушение в том случае, если Александр II выберет данный маршрут. Одному из бомбометателей полагалось занять позицию в этом месте.
На Малой Садовой было решено заминировать проезд, чтобы императорский экипаж взлетел на воздух, а для того, чтобы в случае необходимости завершить начатое и не дать свершиться новому чуду, террористы должны были расположиться поблизости, готовые лично метнуть бомбы. Наконец, Желябов, соответствующим образом экипированный, мог вмешаться и произвести выстрел из огнестрельного оружия или нанести удар кинжалом. Все было предусмотрено для того, чтобы император не смог избежать серии последовательных ударов.
В целях выполнения столь сложной программы, требовалось прежде всего найти подходящий способ сделать подкоп под Малую Садовую. Террористы сняли расположенное на этой улице строение, заявив, что в нем будет располагаться сырная лавка. Баранников умело провернул операцию по найму помещения, доверив ее двоим своим сообщникам, Юрию Богдановичу и Евдокии Якимовой, для этого дела выступившим в качестве супругов Кобозевых.
Январь оказался для заговорщиков богатым на события. Сначала они были заняты подготовкой подкопа. Затем, 25 числа, случился полицейский обыск. Располагавшийся по соседству купец был удивлен очевидной бесхозяйственностью торговцев сыром и встревожен возможной конкуренцией с их стороны; он сообщил о своих подозрениях полиции, которая, казалось бы, провела тщательное обследование помещений и прилегавшей к ним территории, но не нашла ничего подозрительного, хотя, прояви она чуть больше внимания, она обнаружила бы туннель, ведущий прямиком под улицу!
Данный факт свидетельствовал не в пользу полицейского ведомства Российской империи, не говоря уже о том, что произошло позднее: имеется в виду вхождение в контакт с заговорщиками Нечаева. В описываемый период тот находился в заключении в Петропавловской крепости и, обворожив тюремных стражников самыми невероятными словесными уловками, смог выйти на связь с представителями революционного движения и потребовал организовать его побег. Послание достигло ушей «землекопов» удачи, которые, неизменно собираясь у стены, отделявшей их от квартиры Достоевского, бурно обсуждали способы, при помощи которых можно было успешно провернуть сразу два дела. В результате арестов строй революционеров поредел, подготовка покушения требовала людей для рытья подкопа, наблюдения за прилегавшими к нему территориями, продолжения слежки за передвижениями императора и уточнения его маршрутов. Нечаеву было направлено сообщение о деталях сложившейся ситуации и вызвавшее его немедленную реакцию: «Убейте царя и забудьте пока обо мне!» Что и было сделано. Однако Нечаев, беспринципность которого отдалила от него революционеров, в данном случае обрел ореол мученика…
Случившийся 27 февраля арест Желябова, который в тот момент вел неторопливую беседу со своим товарищем Тригони, явился катастрофой. После ареста Михайлова он, взявший на себя функции идейного вдохновителя покушения, в свою очередь оказался не у дел. Не следовало ли опасаться того, как бы в распоряжении полиции не оказались сведения, достаточные для того, чтобы предотвратить покушение? Лорис-Меликов лично доложил императору об этих арестах, после чего Александр отмечал с оптимизмом в своем дневнике 28 февраля: «Три важных ареста, в том числе Желябова».
Заговорщики решили поторопиться и выбрали для проведения операции следующее воскресенье, приходившееся на 1 марта. Отныне группа должна была действовать так же слажено, как балетная труппа. Следовавшие один за другим аресты продемонстрировали всю неотложность осуществления задуманного. После потери революционным подпольем своих лидеров, во главе его встала Софья Перовская — решительная девушка, сумевшая распределить роли между организаторами покушения и грезившая о начале народного восстания, которое со смертью императора должно было поглотить царский режим. Бомбы были размещены по местам. От желавших принять участие в операции не было отбоя, а в авангарде движения, как это часто бывало в России, находились женщины. В связке с Софьей Перовской действовали Вера Фигнер и Александра Корба, товарка арестованного Михайлова. Все трое обнаруживали волю и дух жертвенности, свойственный русским женщинам и воспетый Некрасовым в начале 1870-х гг.
