Осенью 1866 года случилось еще одно важное для Костомарова событие. Он решился пойти на Смоленское поле, где 2 сентября наблюдал публичную казнь Каракозова. Вот как это запомнилось ученому: «Я решился пойти на это потрясающее зрелище для того, чтобы быть однажды в жизни очевидным свидетелем события, подобные которому мне беспрестанно встречались в описаниях при занятии историей. Меркантильное направление Петербурга поспешило из этого извлечь для себя выгоду: продавались довольно дорогою ценою скамьи, с которых удобно было видеть совершаемую казнь. Преступник, которого я до тех пор не видел, оказался молодым человеком лет 25-ти, чрезвычайно бледный и до такой степени истощенный, что, когда его ввели на эшафот и привязали к позорному столбу, он не устоял на месте и упал, но был поднят палачами. При вступлении на эшафот он положил на себя крестное знамение. Полицейский чиновник прочитал приговор, слова которого не доходили до моих ушей. Потом взошел к нему на эшафот священник, протоиерей Полисадов, бывший прежде профессором в университете, прочитал над ним отходную, дал ему поцеловать крест и удалился. Палачи стали надевать на него рубашку с колпаком, закрывавшим голову. Преступник сам помогал надеть на себя эту роковую рубашку. Палачи туго завязали ему назад руки, свели с эшафота и повели к виселице, сделанной глаголем и поставленной вправо от эшафота. Когда его подвели к петле, палач сделал ему два удара петлею по затылку, потом накинул ему петлю на шею и быстро поднял вверх по блоку. Я посмотрел на часы и заметил, что в продолжение четырех минут повешенный кружился в воздухе, бил ногою об ногу и как бы силился освободить связанные руки; затем движения прекратились, и в продолжение получаса преступник посреди совершенно молчавшей толпы висел бездвижно на виселице. Через полчаса подъехал мужик с телегой, на которой был простой некрашеный гроб. Палачи сняли труп и положили в гроб. Отряд солдат с ружьями провожал его в могилу, приготовленную где-то на острове Голодае. Толпа разошлась. Публика, как я заметил, относилась к этому событию совершенно по-христиански: не раздалось никакого обвинения и укора; напротив, когда преступника вели к виселице, множество народа крестилось и произносило слова: „Господи, прости ему грех его и спаси его душу!" Я достиг своей цели: видел одну из тех отвратительных сцен, о которых так часто приходится читать в истории, но заплатил за то недешево: в продолжение почти месяца мое воображение беспокоил страшный образ висевшего человека в белом мешке — я не мог спать. Успокоившись, я принялся за свои обычные занятия историею последних лет Речи Посполитой и разбирал материалы, хранящиеся в Литовской метрике при правительствующем Сенате». Только размеренный, хоть и тяжелый труд заставил его забыть недавнее зрелище. Он упорно трудился над публикациями актов Южной и Западной России, почти каждый год выпуская по тому. Затем напечатал в «Вестнике Европы» монографию о гетманстве Юрия Хмельницкого, «составленную по делам московского архива, и статью о первом разделе церквей при патриархе Фотии, написанную по поводу вышедшей тогда немецкой книги Гергенретера». Остальное время было отдано исключительно «Последним годам Речи Посполитой», публикация которой началась в 1869 году. Эти отнимающие много времени и сил занятия чередовались с чтением лекций. Посетив в 1870 году Киев, Костомаров вернулся домой с ревматической болью в затылке, которая с тех пор его не отпускала.
«Только в свободные от этой боли часы, — рассказывал он, — я мог предаваться прежнего рода трудам. В это время я написал и поместил в „Вестнике Европы" статью „Начало единодержавия в Древней Руси". Эта статья была сокращением мыслей, изложенных в более подробном виде в моих публичных лекциях, читанных в клубе художников в 1869— 70 годах, и по своей задаче составляла как бы продолжение статьи „О федеративном начале", появившейся некогда в „Основе". Я доказывал, что единодержавие у нас, как и везде в свете, явилось вследствие факта завоевания страны. Завоевателями нашими были татары — и первыми единодержавными обладателями Русской земли и ее народа были татарские ханы. Тогда вместо общинного старинного быта, не прекратившегося в удельные времена при князьях Рюрикова дома и выражавшегося автономическим значением земель или городов, появился своеобразный феодализм. С падением могущества золотоордынских ханов роль единодержавных обладателей стала переходить на их главнейших подручников — великих князей, которыми, по утверждении великокняжеского достоинства в Москве, делались один за другим князья московские, разрушая феодальные элементы и сосредоточивая верховную власть в одни руки. Я старался вывести характер московского владычества из самой истории его образования.