23 апреля же Николай I назначил «Секретную следственную комиссию, высочайше учрежденную в Петербургской крепости над злоумышленниками» в составе: комендант Петропавловской крепости генерал-адъютант И. А. Набоков (председатель), член Государственного совета князь П. П. Гагарин, товарищ военного министра генерал-адъютант князь В. А. Долгоруков, начальник штаба Управления военно-учебных заведений Я. И. Ростовцев и Л. В. Дубельт. Военный министр А. И. Чернышев передал Комиссии директиву императора о немедленном и самом тщательном производстве следствия.
Комиссия начала свои заседания 26 апреля. В тот же день была учреждена вспомогательная «Особенная Комиссия для разбора всех бумаг арестованных лиц». В ее задачу входили «разбор громадного количества бумаг (и частью книг), взятых у арестованных лиц, и отобрание для препровождения в Следственную комиссию тех из оных, которые более или менее относились к рассматриваемому делу». Председательствовал в этой комиссии статс-секретарь по принятию прошений князь А. Ф. Голицын, членами ее состояли: чиновник особых поручений III Отделения, тайный советник А. А. Сагтынский, секретарь шефа жандармов, действительный статский советник А. К. Гедерштерн и Липранди.
Постепенно из устных и письменных показаний перед Комиссией вырисовывались три основных направления бесед у Петрашевского: «свобода книгопечатания, перемена судопроизводства и освобождение крестьян».616
8 июня 1849 г. Следственная комиссия произвела формальный допрос Ф. M. Достоевского. Ответами на общие вопросы о происхождении, вероисповедании и проч. открывается большая часть дела Достоевского, в которую входят его показания по конкретным обстоятельствам. Точно датировать каждое из них не представляется возможным. Известно лишь, что Ф. M. Достоевский вызывался в июне на допросы еще 11, 17 и 20 июня. О последнем допросе А. Г. Достоевская записала: «На 42<-м> заседании комиссии, 20 июня читалось письменное показание Ф. M. Достоевского, в котором он высказывался (подтверждая уже известные комиссии факты. —
17 сентября Следственная комиссия рассмотрела составленную из настоящего дела записку и обвинительные статьи. Представлением военному министру этих материалов, а также списка из 28 лиц, обвиняемых по данному делу, и списка тех, на чье освобождение без судебного приговора испрашивалось высочайшее соизволение, — Следственная комиссия закончила свою работу.
Главный вывод Следственной комиссии заключался в том, что «все сии собрания, отличавшиеся вообще духом, противным правительству, и стремлением к изменению существующего порядка вещей, не обнаруживают, однако ж, ни единства действий, ни взаимного согласия, к разряду тайных организованных обществ они тоже не принадлежали, и чтоб имели какие-либо сношения внутри России, не доказывается никакими положительными данными».
Ознакомившись с материалом следствия, Николай I повелел подвергнуть обвиняемых необычному суду: дело петрашевцев слушалось в смешанной Военно-судной комиссии, учрежденной 25 сентября 1849 г. Ее председателем был член Государственного совета генерал-адъютант граф В. А. Перовский (брат министра внутренних дел), членами состояли: генерал-адъютант А. Г. Строганов, член Государственного совета, генерал-адъютант H. H. Анненков 2-й, генерал-адъютант А. П. Толстой, сенаторы, тайные советники князь И. А. Лобанов-Ростовский, А. Р. Веймарн, Ф. А. Дурасов.
Военно-судная комиссия начала свою работу 30 сентября. Вскоре она поручила делопроизводителю составить краткие выписки о степени виновности каждого обвиняемого, так как следственное дело занимало более 9 тысяч листов, и прочитать их сплошь Комиссия не имела ни возможности, ни желания. С 18 октября Комиссия приступила к опросу подсудимых, чтобы заслушать их возможные оправдания. Каждый подсудимый оставил в Комиссии подписку о даче этих последних показаний.