Kiedy w styczniu 1863 r. wybuchło powstanie Polaków przeciwko Rosji, Dybowski miał 30 lat i był świetnie wykształconym naukowcem (po studiach w Dorpacie, Wrocławiu i Berlinie) z tytułem doktora nauk przyrodniczych. Mimo to aktywnie przyłączył się do antyrosyjskiej konspiracji. Został aresztowany w 1864 r. i skazany na karę śmierci. Dzięki wstawiennictwu przyrodników niemieckich zamieniono mu ten wyrok na karę 12 lat ciężkich robót na Syberii. Po kilku latach zesłania złagodzono mu warunki kary, dzięki czemu mógł podjąć systematyczne badania naukowe. M.in. z Wiktorem Godlewskim, zmierzył najgłębsze jezioro świata – Bajkał i udowodnił istnienie bogatego, oryginalnego życia biologicznego w jego strefie przydennej. Ustalenia Dybowskiego były światową rewelacją. W latach 1879–1882 przebywał na Kamczatce, gdzie zwalczał epidemie i aklimatyzował zwierzęta hodowlane, czym zdobył wdzięczność tubylców. Do kraju powrócił w 1877 r. Do końca życia związany był z Uniwersytetem we Lwowie.
„Żył długo, bo 100 lat bez mała, a do końca życia zachował świeżość umysłu i zdolność do pracy naukowej i czynny był na tem polu jeszcze w takim wieku, w którym inni już od dawna używają zasłużonego wypoczynku” – napisał o nim w rok po śmierci Bogdan Dyakowski.