С августа 1879 года Н.И. Кареев – в Польше. Варшавский период жизни оказался сложным: надо было преподавать в русскоязычном университете в польском городе с польскими студентами и множеством польских профессоров. И в такой ситуации Кареев сумел стать одним из любимейших преподавателей местного студенчества. Помимо чтения лекций по всему курсу всеобщей истории и активной публицистической деятельности он приступил к написанию докторской диссертации «Основные вопросы философии истории». В 1882–1883 годах Николай Иванович – вновь в Западной Европе, в Париже и Берлине, где большую часть времени проводит в библиотеках, заканчивая диссертацию. И еще одно важное событие произошло в варшавский период: в ноябре 1881 года Кареев женился на дочери московского преподавателя географии Софье Андреевне Линберг.
24 марта 1884 года состоялась защита диссертации в стенах Московского университета. В ноябре 1884-го была подана просьба на имя декана историко-филологического факультета Санкт-Петербургского университета В.И. Ламанского о занятии освободившейся должности профессора всеобщей истории. Университет медлил с приглашением, а Кареев спешил покинуть Варшаву. С января 1885 года он уже преподает в Александровском лицее Санкт-Петербурга, а через полгода, с 23 августа 1885-го, Кареев становится приват-доцентом столичного университета. С осени 1886 года он также читает лекции на Высших женских (Бестужевских) курсах. Экстраординарным профессором его назначили в конце 1886-го, а через четыре года, в 1890-м, – ординарным. Как и полагалось либеральному профессору, Н.И. Кареев включился в активную общественную деятельность: он участник Литературного фонда, Исторического общества, Отдела для содействия образованию, он посещает различные журфиксы и кружки. Кроме того, редактирует «Энциклопедический словарь» Брокгауза и Ефрона, работает в комитетах и обществах пособия студентов. А еще монографии, учебники, публицистические статьи… В 1899 году, после студенческих волнений, Н.И. Кареев был уволен из университета. Скорее всего, причиной послужила занятая им позиция: на Совете университета историк настаивал на смягчении полицейских мер по отношению к студентам, открыто выступил с требованием отставки ректора В.И. Сергеевича, не скрывал своего неприятия политики министра народного просвещения Н.П. Боголепова. Вплоть до начала 1906 года он оставался отлученным от университета, преподавая лишь в Александровском лицее, а с 1902-го – и в Политехническом институте.
Репутация оппозиционера вынесла Н.И. Кареева на гребень волны русской революции 1905 года. К предыдущей опале добавился еще и арест в составе делегации, которая ходатайствовала перед руководителями царского правительства о недопущении кровопролития 9 января 1905 года. 12–22 января Н.И. Кареев находился в заключении в Петропавловской крепости. В 1905 году в аристократических салонах поползли слухи, будто он входит в тайное революционное правительство. Правда же состояла в том, что профессор вел активную общественную жизнь, участвуя в организации Академического союза, объединившего оппозиционно настроенных по отношению к действующему режиму преподавателей. Волей-неволей Кареев оказался в эпицентре политической борьбы, так как Академический союз являлся составной частью чрезвычайно влиятельного Союза союзов.
Членство в Конституционно-демократической партии Кареев считал в некотором роде случайностью. Если бы партия народных социалистов (энесов) образовалась ранее кадетов и не призывала к бойкоту выборов, рассуждал в воспоминаниях историк, он непременно вступил бы в нее. Свою роль у кадетов Кареев всячески преуменьшает: «Я участвовал в организационных собраниях партии и выступал в устраивавшихся ею митингах, но не был за все время ее существования членом Центрального комитета, и если очутился председателем городского ее комитета, то в нем больше следил за внешним порядком прений, чем играл сколько-нибудь руководящую роль». (Он руководил Санкт-Петербургским комитетом партии вплоть до октября 1906 года, когда его сменил В.Д. Набоков.) Участие в политической и партийной работе Николай Иванович объяснял исключительно чувством гражданского долга: никакой склонности к подобной деятельности он не ощущал. И поэтому с роспуском I Думы с удовольствием отказался от продолжения «политической карьеры».