Близкая дружба с племянником Ю. Неселовского, страстным поклонником Наполеона, стала роковой. Письмо к другу, в котором симпатизировал французскому императору и намеривался присоединиться к его армии, перехватили власти. В марте 1809 г. Черноцкого арестовали и заключили в Петропавловскою крепость. Через 7 месяцев лишили дворянства и направили рядовым в российскую армию с прохождением службы в Омске. Дорогу в Сибирь и время пребывания там использовал для сбора сведений о населении этого края, его быте, устном народном творчестве, обрядах и обычаях. Эти записи позже были частично опубликованы (1858). В июне 1811 г. часть, в которой он служил, перевели в Бобруйск, откуда сбежал. Оказавшись в Варшаве, перешел на сторону французских войск. После поражения Наполеона скрывался, взял себе псевдоним и до конца жизни выступал под фамилией Доленга-Ходаковский.
В 1818 г. Виленский университет разрешил 3. Доленге-Ходаковскому проводить раскопки и работать в книгохранилищах и архивах. Он первым признал необходимость археологических изысканий для получения дополнительных знаний по истории славян, проверки сведений летописных источников. Собрал факты о более тысячи городищ. Исследовал городища в Полоцке, Витебске, Турове, в окрестностях Бреста, Гомеля, Могилева и др. Одним из первых составлял планы памятников, делал зарисовки находок. Изучал древние пути сообщения. Впервые в славистике доказал роль топонимики для исторических исследований. Составил реестр общеславянских топонимов, в том числе белорусских. Производил записи фольклора, местных диалектов, обрядов. Обосновал принципы сбора фольклора и диалектной лексики. Широко использовал комплексный метод изучения археологических памятников с привлечением данных топонимики, языка, этнографии и фольклора. Определил территорию расширения белорусского языка.
Как исследователь отличался смелой постановкой вопросов и их решением. В наиболее значительной работе «О славянщине до христианства…» («О Slowianszczyznie przed chrzescijanstwem…», 1818) впервые попытался описать быт, культуру и народное творчество славян в дохристианский период, наметил программу комплексных исследований славянских и соседних народов.
Многие выдвинутые 3. Доленгой-Ходаковским славяноведческие проблемы (этногенез и прародина славян) актуальны и в наше время. Но большинство его работ осталась неопубликованными.