Пребывание в Петербурге становилось крайне опасным. Аресты следовали один за другим. Весной 1880 г. Халтурин из Петербурга переехал в Москву. В старой столице революционное и оппозиционное движение в годы второй революционной ситуации также усилилось. Народовольцы приступили и здесь к организации рабочей группы, которая окончательно оформилась весной 1881 г.

Крайнее напряжение всех физических и моральных сил в период руководства «Северным союзом русских рабочих» и особенно во время подготовки взрыва Зимнего дворца подорвали здоровье Халтурина. Зимой 1879–1880 гг. он заболел туберкулезом. Весной 1880 г. болезнь обострилась. Нелегальное положение лишало его крайне необходимой медицинской помощи. Состояние здоровья все ухудшалось, и он начал терять надежду на выздоровление. Но рабочая семья, в которой он жил, товарищи по революционному подполью сделали все возможное для спасения его жизни. К лету 1880 г. здоровье Халтурина значительно улучшилось.

Между тем царские власти усиленно искали Халтурина. Жандармы никак не могли установить его местопребывание и донесли высшему начальству, что Халтурин уехал за границу. Из Румынии сообщили, что будто бы проживал он здесь с Л. Г. Дейчем, а оттуда на пароходе отправился в Лондон к П. Л. Лаврову за денежной помощью для дальнейшей революционной деятельности. Л. Г. Дейч в своих мемуарах ничего не говорит о совместном пребывании с Халтуриным в Румынии.

Непрерывные розыски затрудняли для Халтурина возможность после взрыва в Зимнем дворце по-прежнему развернуть деятельность в рабочей среде. Однако совсем он не отказался от нее. Москва уже в первой половине 70-х годов стала важным центром рабочего движения. В самом городе и в районе произошли ряд стачек и волнений рабочих.

Революционные рабочие кружки особенно усилили свою деятельность с переездом сюда из Петербурга П. А. Алексеева и С. И. Агапова. На «процессе 50-ти», по которому, кроме интеллигентов, проходили и многие рабочие, в центре внимания оказалось обвинение в революционной пропаганде не только среди рабочих Москвы, но и Иваново-Вознесенска и других городов, а также активное участие в этой пропаганде передовых рабочих.

После разгрома «Всероссийской социально-революционной организации» и ареста Петра Алексеева и его товарищей, рабочее движение Москвы несколько ослабло, но не прекратилось. Москву Халтурин посетил в 1878 г., во время его поездки в Нижний Новгород и в Сормово. Неоднократно для связи с рабочими кружками в Москву приезжал В. П. Обнорский.

Руководители «Северного союза», ставя своей целью создание всероссийской рабочей организации, уделяли Москве большое внимание. С лета 1880 г. Халтурин много месяцев посвятил деятельности среди рабочих Москвы. Он завел знакомство с рабочими на Комиссаровском заводе, в мастерских Курской железной дороги и других предприятиях.

В то же время народовольческая Рабочая группа вела в Москве довольно значительную пропаганду среди рабочих. Ее руководителем был член Исполнительного комитета «Народной воли» П. А. Теллалов. Вскоре после приезда Халтурина Теллалов был отозван народовольческим центром для работы в Петербурге. Халтурин был принят в члены Исполнительного комитета «Народной воли» и стал руководить деятельностью Московской рабочей группы.

После ряда новых провалов было решено центр деятельности народовольцев перенести в Москву. В Москву было решено перевести и народовольческую «Рабочую газету». Сюда также предполагалось доставить из Петербурга и типографию.

При назначении Халтурина в Москву Исполнительный комитет, очевидно, руководствовался томи соображениями, что Москва тогда представляла собой важный центр народовольческой пропаганды среди рабочих.

К тому времени здесь имелось 30 «пунктов», или рабочих кружков, насчитывавших в общей сложности примерно 100–120 человек. Пропаганда среди них велась Рабочей группой на конспиративных квартирах, снятых специально для этой цели. Пропаганду среди студенчества, у которого число кружков было незначительным, вела так называемая Городская группа.

В связи с предполагавшимся выходом в Москве «Рабочей газеты» редактирование ее возлагалось на Рабочую группу, которая должна была намечать содержание каждого отдельного номера и доставлять необходимый для него материал. Составлять статьи и выпускать газету должна была особая комиссия из трех лиц под непосредственным руководством Халтурина.

В Москве Халтурин продолжал держать связь с рабочими и за короткое время организовал здесь несколько рабочих кружков.

1 марта 1881 г. на одной из улиц Петербурга Александр II был убит бомбой, брошенной в него народовольцем Гриневецким. Халтурин был обрадован этим событием и ждал, как и все революционеры, живого отклика в массах, начала всенародного восстания.

Событие это совершилось после того, как десятки выдающихся деятелей революционного народничества были расстреляны, повешены или окончили свою жизнь на каторге, в ссылках и казематах. Все время народовольцы направляли все свое внимание и немногочисленные силы па «центральный удар» по самодержавию — убийство царя. И вот, когда этот акт совершился, и, казалось, главная цель была достигнута, у народовольцев не оказалось реальных сил, чтобы воспользоваться растерянностью и замешательством в правящих кругах России.

В конце декабря 1881 г. Исполнительный комитет «Народной воли» отозвал Степана Халтурина из Москвы и направил его в Одессу для выполнения срочного задания.

Перед отъездом Халтурина в Одессу в конце 1881 г. в Москву были вызваны рабочие из Петербурга и южных районов. Они поступили на заводы и продолжали свою революционную деятельность среди московских рабочих. Халтурин придавал большое значение этой деятельности.

После отъезда Халтурина деятельность Рабочей группы несколько ослабла. Причиной этому послужили аресты одних ее членов в самой Москве и перевод других Исполнительным комитетом в Петербург. В апреле 1882 г. московская народовольческая рабочая организация прекратила свое существование.