19 апреля 1868 года сенат в Санкт-Петербурге по делу арестованных в Омске сепаратистов, автономистов или областников, с таким названием они войдут в историю, вынес приговор, утвержденный императором Александром II. Потанин, единственный из арестованных приговорен к каторге, другие к различным срокам ссылки, в Архангельскую и Вологодскую губернии. В списке осужденных 19 человек.

Известие об отправке в Свеаборгскую каторжную тюрьму Потанин принял со спокойствием, в отличие от своих товарищей, отправляемых в ссылку. После оглашения своего приговора продолжал чтение немецкой книги, пока в судебной зале вслух зачитали приговоры по длинному списку осужденных. Реакция была разной. Кто-то плакал, просил прощения, молил о пощаде, замыкался, или входил в истерическое состояние, то театрально хохоча, то плача ребенком.

15 мая (по другим данным 16 или 19 мая) 1868 года в Омске, на левом берегу Оми, на плацу Омской крепости (по другой версии на базарной площади), над Потаниным и его товарищами совершена церемония гражданской казни, через преломление сабли на эшафоте над головой осужденного. Затем всем повторно зачитали приговор. Григорий Николаевич Потанин приговорен к лишению всех гражданских прав, к пяти годам каторжных работ (по некоторым данным, сокращенных Александром II с 7 лет), с последующей высылкой на пожизненное поселение.

В начале июня 1868 года, через семнадцать дней после гражданской казни, Потанина этапом доставили в крепость Свеаборг рядом с Гельсингфорсом. Тяжёлые дорожные кандалы, короткая цепь которых не позволяла сделать полный шаг, заменили на более легкие из проволоки и с длинной цепью, которую можно было подтянуть и подвесить на ременном поясе так, что она не стесняла при ходьбе. Выдали арестантскую одежду – серую куртку и серые панталоны; из нижнего белья дали только рубашку; холщевая подкладка панталон заменяла кальсоны; еще серую шапку и сапоги с короткими голенищами.