В 1854 году Д. Н. Набоков командируется в крепость Свеаборг «для изыскания местных средств к довольствию судов 3-й флотской дивизии провиантом». Потом по делам службы его направили за границу, где он пробыл два года. Вернувшись в 1860 году в Морское министерство, Набоков стал управлять комиссариатским департаментом. Одновременно он заведовал эмеритальной кассой, капитал которой, образуемый путем обязательных вычетов из жалованья сотрудников, шел на выдачу им дополнительных пенсий и пособий.
В 30-летнем возрасте Дмитрий Николаевич женился на дочери барона Ф. Корфа, Марии Фердинандовне, которая была моложе его на 15 лет. У них родилось девять детей — четверо сыновей и пять дочерей.
Подлинный и стремительный взлет карьеры Д. Н. Набокова начался в 1862 году. Великий князь Константин Николаевич, назначенный наместником Царства Польского, взял его с собой в Варшаву. Тогда же он был пожалован в гофмейстеры двора его величества.
В 1864 году Набокову было повелено присутствовать в Правительствующем сенате. Он стал Сенатором только что образованного в соответствии с Судебными уставами гражданского кассационного департамента. Однако участвовать в первых шагах практического осуществления судебных преобразований ему пришлось недолго. Через два года император назначил его своим статс-секретарем, а в 1867 году, благодаря протекции великого князя Константина Николаевича, поставил на ответственный пост — главноуправляющим собственной его императорского величества канцелярии по делам Царства Польского. В этой должности он пребывал девять лет, много и деятельно занимаясь вопросами гражданского преобразования в Польше.
В 1876 году Дмитрий Николаевич был назначен членом Государственного совета и произведен в действительные тайные советники. Он всегда был истинным приверженцем судебных преобразований в России и одним из лучших знатоков Судебных уставов. По свидетельству журналиста С. Ф. Либровича, про Д. Н. Набокова говорили, что «это не человек, а ходячий свод законов». Однако он не столько признавал букву закона, сколько его дух и внутренний смысл.
30 мая 1878 года Д. Н. Набоков занял пост министра юстиции и генерал-прокурора. Некоторые его недоброжелатели злословили по этому поводу, говоря, что он получил портфель министра «по протекции Веры Засулич», намекая на причины освобождения графа Палена.
От Набокова ждали многого. В высших правительственных сферах надеялись, что он сумеет «подтолкнуть» суд присяжных, сделает в нем крупные изменения и вообще придаст ему другую, более «желательную окраску». Прогрессивные юристы, наоборот, зная профессионализм нового министра, ожидали от него защиты основных начал Судебных уставов.