Известно време (1851 – 1853 г.) преподава руски език и литература в Саратовската гимназия. През 1853 г. се запознава с бъдещата си съпруга и след женитбата си същата година се преселва в Петербург. В столицата Чернишевски става сътрудник на ляволибералните (почти радикални) списания „Отечественные записки“ и „Современник“.
Върху формирането на мирогледа на Чернишевски силно влияят класиците на немската философия, английската политическа икономия и френския утопичен социализъм. Особено силно е влиянието на Висарион Белински и Александър Херцен. При завършването на университета той вече е убеден философ-материалист, демократ с радикални убеждения и привърженик на утопичния социализъм.
Журналистическата дейност на Чернишевски е насочена към решаване на обществените проблеми в Русия чрез ликвидиране на крепостничеството. В печата публикува историко-литературни и литературно-критични статии, защитава реализма в литературата и утвърждава тезата, че литературата трябва да служи на интересите на народа.
След 1857 г. цялото му внимание е насочено към икономическите и политически проблеми в Русия. Заедно с Херцен става един от създателите на народничеството. Влиянието на Чернишевски в руското общество нараства силно особено след отмяната на крепостничеството на 19 февруари1861 г. В най-известното си произведение – романа „Какво да се прави“ (1862 – 1863 г.) Чернишевски описва живота на хората от новото общество – „разумните егоисти“, които живеят от своя труд и по нов начин устройват своя семеен живот и живота в обществото.
Заради своята политическа и литературна дейност Чернишевски е арестуван и осъден през 1864 г. на 7 години каторга и вечно заселване в Сибир. След като изтърпява каторжното наказание, през 1871 г. той е заселен във Вилюйската крепост, където живее до 1883 г., когато му е разрешено да живее в Астрахан под постоянен полицейски надзор.
През юни 1889 г. Чернишевски получава разрешение да живее в родния си град Саратов, където умира на 29 октомври същата година.