От женитьбы на Перовской Господь Бог его уберег, и летом 1880 г. Тихомиров обвенчался с Екатериной Дмитриевной Сергеевой
Вскоре Исполнительный комитет приступил к разработке плана цареубийства, участием в подготовке к которому запятнал себя и Тигрыч. Видимо, благодаря особым способностям к конспирации он оказался единственным из старых руководителей «Народной воли», избежавшим ареста после 1 марта 1881 г. Уже через несколько дней после совершившегося злодеяния, 10 марта, Тихомиров от имени Исполкома разгромленной партии обращается к новому Императору – Александру III – с ультимативной прокламацией: «Ваше Величество! Кровавая трагедия, разыгравшаяся на Екатерининском канале, не была случайностью и ни для кого не была неожиданной… Окидывая беспристрастным взглядом пережитое нами десятилетие, можно безошибочно предсказать дальнейший ход движения, если только политика правительства не изменится… Страшный взрыв, кровавая перетасовка, судорожное революционное потрясение всей России завершит этот процесс разрушения старого порядка. Из такого положения может быть два выхода: или революция, совершенно неизбежная, которую нельзя предотвратить никакими казнями, или добровольное обращение верховной власти к народу…». Под обращением власти к народу понималось не больше, не меньше, как Учредительное собрание. Сам К. Маркс назвал авторов письма (он не знал, что автор один) «реальными политиками».
После такого циничного демарша Тихомиров пробовал воссоздать организацию, но безуспешно. Наконец, оставив двух дочерей на попечение родителей, он вместе с женой отправляется за границу. Там он сходится с П. Лавровым, и они пытаются организовать группы из эмигрантов для руководства революционным движением в России. Тихомиров редактирует «Вестник Народной Воли» (с 1883 по 1886 гг. вышло шесть номеров), принимает и инструктирует начинающих «народников»». «За исключением, может быть, Лаврова, не было ни одного человека, кому «радикальная» молодежь верила более, нежели мне», – не скрывал он впоследствии. «Если мы отбросим все наговоры и неточности, – писал Тихомиров В. К. Плеве (тогда – сенатор и товарищ министра внутренних дел) 7 августа 1888 г, – остается все-таки факт, что в течение многих лет я был одним из главных вожаков революционной партии, и за эти годы, сознаюсь откровенно, сделал для ниспровержения существующего правительственного строя все, что только было в моих силах».