W roku 1862 Dybowski został powołany do Szkoły Głównej w Warszawie na stanowisko adiunkta. Jego praca pedagogiczna trwała jednak niedługo: Dybowski brał czynny udział w organizacji powstania jako komisarz Rządu Narodowego na Litwę i Białoruś.
26 marca 1864 został aresztowany ponownie. Więziony był w X Pawilonie Cytadeli Warszawskiej. Został skazany na śmierć przez powieszenie. Uratowało go wstawiennictwo zoologów niemieckich (w tym profesora i rektora Uniwersytetu Wrocławskiego A. Grubego, którego był uczniemWiktor J. 1997: Muzeum Przyrodnicze Uniwersytetu Wrocławskiego. Historia i ludzie 1814-1994. Wyd. Uniwersytetu Wrocławskiego, s. 11.) i pośrednictwo Bismarcka, dzięki czemu kara śmierci została zamieniona na 12 lat zesłania.
Zesłanie thumb|Benedykt Dybowski na zesłaniu (około 1866–1868) thumb|Dom Benedykta Dybowskiego w Kułtuku (1926) W 1865 roku, jako zesłaniec na Syberii, rozpoczął działalność badawczą. Zbierał materiały faunistyczne najpierw w okolicach Siwakowej w pobliżu Czyty, potem w Darasuniu na zboczach Gór Jabłonowych. Zbiory Dybowskiego i jego współpracownika, również zesłańca, Wiktora Godlewskiego, pochodzące ze wschodniej Syberii, dowiodły znaczących różnic między fauną Syberii wschodniej i zachodniej.