В крепости он много раз переписывал свое стихотворение "Европа в 1845 году", начатое им еще на воле три года назад и навеянное чтением Фурье. От раза к разу оно становилось все мрачнее:
Земля, несчастная земля,--
Мир стонов, жалоб и мученья!
На ней вся жизнь под гнетом зла,
И всюду плач -- со дня рожденья...
Не выдержав пытки одиночеством, Ахшарумов обратился к Николаю I с письмом, в котором просил о помиловании. Горькое унижение ни к чему не привело, и он вспоминал об этом поступке с мучительным стыдом, не покидавшим его до конца дней.
Своих товарищей он увидел только перед казнью -- перед вечной разлукой, как думали они тогда. И они действительно расстались: одних отправила на каторгу рука, избавившая их от смерти, других она же определила в арестантские роты. К последним "избранникам" принадлежал и Ахшарумов.
Он должен был провести четыре года в арестантских ротах инженерного ведомства в Херсоне, но дело ограничилось полутора годами и уже в 1851 г. Ахшарумова перевели рядовым на Кавказ, в Малую Чечню, в 7-й линейный батальон, стоявший близ Владикавказа (ныне Орджоникидзе). Никогда не обладая большой физической силой, Дмитрий Дмитриевич был человеком смелым и мужественным. Он участвовал во всех боевых действиях и экспедициях своего батальона и, хотя после Семеновского плаца особенно ценил жизнь, никогда не прятался за спины товарищей, но и не подставлял безрассудно свою голову под пули, не искал смерти, как искал ее когда-то А. А. Бестужев-Марлинский.
В конце 1854 г. Ахшарумов был произведен в унтер-офицеры, спустя два года -- в прапорщики. Так как военная карьера никогда не привлекала его, он в 1857 г. вышел в отставку и, словно оборвав все связи с прошлой жизнью, поступил на медицинский факультет Дерптского университета. Жизнь давно развеяла его мечты, связанные с факультетом восточных языков. К прежнему возвращаться он не хотел и, избрав медицину, думал лишь о практическом деле, которое даст ему возможность приносить вполне конкретную и осязаемую пользу обществу и облегчать страдания ближних. Проучившись год в Дерпте, он добился разрешения перейти в Петербургскую медико-хирургическую академию. Он занимался с искренним рвением, стараясь наверстать упущенное, нагнать годы, насильственно вырванные из его жизни. В 1862 г. Ахшарумов закончил академию с серебряной медалью. Вчерашнему студенту было 39 лет.
После двух лет практической деятельности он совершенствовал свои знания в Берлинском, Парижском, Венском и Пражском университетах. Живое стремление учиться, идти в ногу со временем не покидало его до конца дней.