В 1854 году Д. Н. Набоков командируется в крепость Свеаборг «для изыскания местных средств к довольствию судов 3-й флотской дивизии провиантом». Потом по делам службы его направили за границу, где он пробыл два года. Вернувшись в 1860 году в Морское министерство, Набоков стал управлять комиссариатским департаментом. Одновременно он заведовал эмеритальной кассой, капитал которой, образуемый путем обязательных вычетов из жалованья сотрудников, шел на выдачу им дополнительных пенсий и пособий.

В 30-летнем возрасте Дмитрий Николаевич женился на дочери барона Ф. Корфа, Марии Фердинандовне, которая была моложе его на 15 лет. У них родилось девять детей — четверо сыновей и пять дочерей.

Подлинный и стремительный взлет карьеры Д. Н. Набокова начался в 1862 году. Великий князь Константин Николаевич, назначенный наместником Царства Польского, взял его с собой в Варшаву. Тогда же он был пожалован в гофмейстеры двора его величества.

В 1864 году Набокову было повелено присутствовать в Правительствующем сенате. Он стал Сенатором только что образованного в соответствии с Судебными уставами гражданского кассационного департамента. Однако участвовать в первых шагах практического осуществления судебных преобразований ему пришлось недолго. Через два года император назначил его своим статс-секретарем, а в 1867 году, благодаря протекции великого князя Константина Николаевича, поставил на ответственный пост — главноуправляющим собственной его императорского величества канцелярии по делам Царства Польского. В этой должности он пребывал девять лет, много и деятельно занимаясь вопросами гражданского преобразования в Польше.

В 1876 году Дмитрий Николаевич был назначен членом Государственного совета и произведен в действительные тайные советники. Он всегда был истинным приверженцем судебных преобразований в России и одним из лучших знатоков Судебных уставов. По свидетельству журналиста С. Ф. Либровича, про Д. Н. Набокова говорили, что «это не человек, а ходячий свод законов». Однако он не столько признавал букву закона, сколько его дух и внутренний смысл.

30 мая 1878 года Д. Н. Набоков занял пост министра юстиции и генерал-прокурора. Некоторые его недоброжелатели злословили по этому поводу, говоря, что он получил портфель министра «по протекции Веры Засулич», намекая на причины освобождения графа Палена.

От Набокова ждали многого. В высших правительственных сферах надеялись, что он сумеет «подтолкнуть» суд присяжных, сделает в нем крупные изменения и вообще придаст ему другую, более «желательную окраску». Прогрессивные юристы, наоборот, зная профессионализм нового министра, ожидали от него защиты основных начал Судебных уставов.

Третий министр «по Судебным уставам», по мнению современников, был «законником в полном смысле слова». Принимая высокий пост, он заявил, что «если для всех граждан, то для министра юстиции в особенности, закон, пока он существует и не отменен, должен быть свят». Эти слова он потом повторял много раз, и они стали его своеобразным девизом. Поэтому к Набокову не часто решались обращаться за протекцией или ходатайствовать о каком-либо исключительном порядке решения уголовного или гражданского дела.

Начавшиеся с большим размахом судебные преобразования в Российской империи теперь несколько застопорились из-за серьезных финансовых затруднений. Работы по введению Судебных уставов были фактически приостановлены. В 1879 году мировые суды получили право гражданства дополнительно лишь в 3 губерниях: Уфимской, Оренбургской и Астраханской. Тогда же были преобразованы суды и на присоединенной к России территории Бессарабии, а также в областях Батумской и Карсской.

После этого Набоков внес в Государственный совет «представление» об открытии в 1880 году новых судов в Киевской, Подольской и Волынской губерниях, которые должны были составить округ Киевской судебной палаты.