В Харьков к ней приехал Дегаев.
— Чувствуете ли вы себя здесь в безопасности? — спросил он Веру Фигнер.
— Да, вполне, разве что встречу на улице Меркулова,— ответила она с улыбкой, как о чем-то невероятном (Меркулов был одессит, который выдал полиции многих народовольцев).
Вскоре после этого разговора, 10 февраля 1883 года, выйдя утром из своей квартиры, Вера Фигнер лицом к лицу столкнулась с Меркуловым. Однако даже это странное обстоятельство при аресте не заставило ее сомневаться в Дегаеве. И лишь во время следствия ей пришлось пережить страшное нравственное испытание, когда ее познакомили с показаниями Сергея Дегаева: он выдал всю военную организацию и в Петербурге и на юге. Боясь мести со стороны уцелевших народовольцев, Дегаев после своего предательства кинулся за границу и покаялся Льву Тихомирову, обещав убить начальника сыскной полиции Судейкина, который его завербовал. Накануне суда в сентябре 1884 года защитник шепнул Фигнер, что Дегаев убил Судейкина и скрылся. Позднее он эмигрировал в Америку.
После трехдневного пребывания в камере департамента полиции Фигнер перевели в Петропавловскую крепость, где она провела до суда 20 месяцев.
Через месяц после ареста в камеру к Фигнер вошел жандармский генерал Середа. Он был назначен для расследования революционной пропаганды в войсках. Середа галантно поцеловал руку Фигнер, сказал, что она хороший человек, и выразил сожаление, что у нее не было детей. Фигнер с изумлением выслушала его признание, что он не сторонник существующей системы: «Я люблю свободу, но политическим убийствам не сочувствую. Я понимаю борьбу на баррикадах, но не удар из-за угла». Генерал сказал Фигнер, что не намерен делать большого процесса, и сдержал свое слово: вместе с ней судили лишь 14 человек.
Показания Фигнер, написанные ею в камере, переходили из рук в руки. «Мы читаем их как роман»,— говорил арестантке жандармский офицер. Копию их показывали бывшему мужу Фигнер А. В. Филиппову. Отдавая себе отчет в том, что ее борьба и борьба ее товарищей закончена, а показания ее вряд ли кого-нибудь могут подвести, Вера еще пыталась утвердить свое дело подробным и ярким рассказом о своей революционной деятельности и деятельности друзей.
Суд приговорил Веру Фигнер к смертной казни через повешение. На восьмой день после суда в камеру к Фигнер вошли комендант крепости, старый генерал, смотритель и офицеры. Генерал прочитал указ: «Государь император всемилостивейше повелел смертную казнь заменить вам каторгой без срока». Началась вторая жизнь Веры Фигнер.