Через год вступил в Северное общество декабристов по приглашению Кондратия Рылеева и проявил себя как один из наиболее революционно настроенных участников. В ходе следствия по делу декабристов Бестужев проявил свойственные ему стойкость и мужество, а Николай I по итогам первого допроса назвал Николая Бестужева «умнейшим человеком среди заговорщиков».

Отбывая наказание в Петровском Заводе (ныне Петровск-Забайкальский), Николай активно занимался литературным творчеством, журналы публиковали его переводы работ зарубежных авторов, в том числе ученых.

Будучи одарённым человеком от природы Бестужев скрасил свою жизнь в Сибири кипучей деятельностью. Ещё до ссылки он изобрёл особую спасательную лодку на полозьях «бестужевку» и разработал новый способ оснастки военных судов, усовершенствовал освещение на маяках. При самых жалких технических средствах он писал акварелью портреты, ремонтировал водяные мельницы, на заказ исполнял иконы, изобрёл особую экономическую «бестужевку-печь», совместно с братом Михаилом изготовил двуколку-«бестужевку». Как художник Николай Бестужев известен тем, что создал портретную галерею декабристов.