В феврале 1895 года в Санкт-Петербургском окружном суде Карабчевский защищал Ольгу Палем, обвинявшуюся в убийстве
студента Данилова. После его трехчасовой речи присяжные заседатели оправдали подсудимую. Однако через несколько дней по указанию министра юстиции Н. В. Муравьева прокуратура опротестовала этот приговор. Правительствующий сенат оперативно рассмотрел протест. В Сенате у Карабчевского были достойные противники – дело докладывал сенатор Н. С. Таганцев, а заключение давал обер-прокурор А. Ф. Кони. После довольно продолжительного совещания приговор суда был отменен. В тот же день О. Палем снова была взята под стражу, а 18 августа 1896 года признана виновной в непреднамеренном убийстве и приговорена к десятимесячному тюремному заключению.
В последующие годы в активе Карабчевского были не менее сенсационные процессы. Популярность его была так велика, что одно только участие в процессе делало сам процесс громким. «Ни один русский адвокат не завоевал такой славы, – отмечал С. В. Карачевцев, – не превратил так своего имени в нарицательное, не поднял на такую высоту блеска и славы звания защитника».
Карабчевский защищал братьев Скитских, обвинявшихся в убийстве, – после нескольких процессов они были оправданы, и мултанских вотяков – этих крестьян из села Старый Мултан дважды приговаривали к каторге по обвинению в ритуальном убийстве, но после вступления в дело Карабчевского оправдали. В известном процессе Бейлиса, прогремевшем на всю Россию, Карабчевский тоже во многом способствовал оправданию обвиняемого. Участвовал он в делах революционеров-террористов Г. А. Гершуни и Е. С. Сазонова, а также многих других.
Хорошо знавший Карабчевского С. В. Карачевцев писал: «Природа даровала Николаю Платоновичу особую способность строить речь красиво и сильно, всей душой отдаваться интересам своего подзащитного, а глубокая эрудиция обогатила эту речь образами поэзии и искрами философской мысли».
Успех в самых трудных процессах сопутствовал Карабчевскому еще и потому, что он блестяще вел судебное следствие. Здесь он был и юристом, и психологом, и художником, и аналитиком. Помогал ему и «несравненный темперамент». Карабчевский беспощадно бился за своего клиента, защищал его «до последней капли крови» и пускал в ход все средства, которые не были запрещены законом. Свидетелей допрашивал напористо и азартно. Лгущих свидетелей обвинения своими хлесткими вопросами он припирал к стене и буквально вырывал у них правду. Современники отмечали, что его реплики и замечания во время следствия – «настоящий ураганный огонь, перед которым не мог устоять ни свидетель, ни прокурор, ни даже председатель». «Карабчевский брал не красотой, а страшной неслыханной силой, – заметил как-то С. В. Карачевцев. – Он загорался от прикосновения к делу, как к живому существу».