Це привело його спочатку в Петербурзький інститут інженерів шляхів сполучення (1871—1873). Не закінчивши його, він перейшов у Медично-хірургічну академію. Тут Кибальчич і познайомився з народовольцями та їхніми ідеями. 1875 року за зберігання нелегальної літератури був заарештований і майже три роки провів у Лук'янівській в'язниці у Києві, після чого його випустили під нагляд поліції.