В январе 1906 года он вступает в Боевую организацию партии эсеров. Но в этой организации Зензинов пробыл недолго и весной 1906 года, в качестве представителя Центрального комитета партии социалистов-революционеров, поехал на крестьянскую работу в Киевскую и Черниговскую губернии. Работа в деревне была прервана разгоном Первой Государственной думы (9 июля 1906 года). В.М. Зензинов спешно вернулся в Петербург, где был арестован в сентябре того же года и снова приговорен к административной ссылке в Восточную Сибирь на пять лет. Летом 1907 года с партией других арестованных он прибыл в Якутск, откуда под видом золотопромышленника бежал через тайгу в Охотск (от Якутска до Охотска 1500 верст), из Охотска на японской рыбачьей шхуне добрался до Японии, а затем на пароходе через Шанхай, Гонконг, Сингапур, Коломбо и Суэцкий канал вернулся в 1907 году в Европу.
В мае 1910 года В.М. Зензинов был снова арестован в Петербурге и после шестимесячного заключения в Петропавловской крепости вновь отправлен на пять лет в Якутскую область – на этот раз в края, откуда никакой побег не был возможен: на побережье Ледовитого океана, в устье реки Индигирки, в трех тысячах верст к северу от Якутска. Проведенные им на Крайнем Севере годы – в Русском Устье, Верхоянске и Булуне (низовья Лены) – прошли в занятиях этнографией и орнитологией. Результатом этого явились несколько книг, давших новые сведения об этом далеком, малоизвестном и интересном крае: «Старинные люди у холодного океана» (М., 1914), «Очерки торговли на севере Якутской области» (М., 1916), «Русское Устье» (Берлин, 1921), «The Road to Oblivion» (New York, 1931), «Chemin de l’Oubli» (Paris, 1932).
В 1915 году В.М. Зензинов вернулся из ссылки в Москву, с января 1917 по январь 1918 года проживал в Петербурге, где был свидетелем и участником бурных событий 1917 года. Был избран членом Учредительного собрания.
Летом 1918 года перебрался из Москвы на Волгу, где тогда собирались и накапливались противобольшевистские силы, вошел в Комитет членов Учредительного собрания в Самаре, ведший вооруженную борьбу с большевиками; на Государственном совещании в Уфе, в сентябре 1918 года, был избран во Временное Всероссийское правительство (вместе с Н.Д. Авксентьевым, генералом В.Г. Болдыревым и другими; так называемая «Директория»).