1865, geplagt von Gläubigern und in dem Bemühen, seine Familie zu ernähren, konzipierte Dostojewski zwei Werke, die die moralischen und sozialen Aspekte von Trunkenheit und eingefleischtem Glücksspiel untersuchen sollten. In verzweifelter Geldnot gelang es ihm, aus verschiedenen Quellen Vorschüsse für die beiden Werke zu erhalten. Das erste Werk verwandelte sich allmählich in eine Polemik gegen den Radikalismus und wurde schließlich zu 'Verbrechen und Strafe', das von Januar bis Dezember 1866 in monatlichen Raten in "Der Russische Bote" veröffentlicht wurde, der führenden liberalen Literaturzeitschrift, die gleichzeitig Tolstois "Krieg und Frieden" herausgab. Da Dostojewski verzweifelt darum kämpfte, jeden Monat die notwendigen Kapitel fertigzustellen und seinen Vertrag für das zweite Werk, Der Spieler, zu erfüllen, nahm er die Dienste einer Stenografin, Anna Grigorjewna Snitkina, in Anspruch. Gemeinsam schafften sie es, das stark autobiografisch geprägte Werk "Der Spieler" im Oktober in nur 26 Tagen fertigzustellen.
Dostojewski und Snitkina heirateten am 15. Februar 1867 in der St. Petersburger Dreifaltigkeitskathedrale. Trotz ihrer unaufhörlichen finanziellen Schwierigkeiten und Dostojewskis anhaltender Krankheit erwies sich diese zweite Ehe als weitaus harmonischer, und Snitkina war eine fähige und begeisterte Anhängerin des literarischen Werks ihres Mannes. Nachdem Snitkina alle ihre Wertsachen verkauft hatte, um die Schulden ihres neuen Mannes zu begleichen, konnte das Paar schließlich im April in die Flitterwochen aufbrechen und verbrachte die nächsten vier Jahre auf Reisen durch Deutschland. Ihre erste Tochter Sonya wurde im März 1868 in Baden-Baden geboren, starb aber drei Monate später an einer Lungenentzündung. Eine zweite Tochter Ljubow wurde 1869 geboren, und dieses Ereignis soll Dostojewski dazu inspiriert haben, seine ruinöse Spielsucht endgültig aufzugeben.
Mit dem Erfolg von "Schuld und Sühne" und der relativen Stabilität seiner zweiten Ehe wurde Dostojewskis literarisches Schaffen weniger manisch und konsistenter. Er schuf etwa alle drei Jahre einen neuen Roman, die fast alle in "Der Russische Bote" abgedruckt wurden, und er erwies sich als einer der seltenen Schriftsteller, dessen spätere Karriere ebenso erfolgreiche, wenn nicht sogar erfolgreichere Werke hervorbrachte als seine ersten Meisterwerke. Der Idiot (1868) und die Novelle Der ewige Ehemann (1870) waren gut aufgenommene soziale Melodramen mit philosophischen Untertönen, während Dämonen (1872) zu den Themen der radikalen Politik und Ideologie zurückkehrte. Seine letzten beiden Romane "Der Heranwachsende" (1875) und "Die Brüder Karamasow" (1880), verbanden das innerfamiliäre Drama mit philosophischen, politischen und spirituellen Fragen, und letzterer wird fast allgemein als Dostojewskis höchste literarische Leistung und als einer der größten Romane anerkannt, die je geschrieben wurden.
Nach seiner Rückkehr nach Russland im Jahr 1871 verbrachte Dostojewski das letzte Jahrzehnt seines Lebens in St. Petersburg mit gelegentlichen Aufenthalten in den Kurorten Ems in Deutschland und Staraja Russa in der Provinz Nowogorod, dem Vorbild für die Vertonung der Brüder Karamasow. Er und seine Frau gründeten erfolgreich einen eigenen Verlag, um seine Werke in Buchform zu verkaufen, aber Dostojewski würde bis an sein Lebensende mit Schulden zu kämpfen haben. Er war auch nie frei von offizieller Kontrolle, obwohl er die radikale Politik seiner Jugend längst aufgegeben hatte und in seinen späteren Jahren ein frommer christlich-konservativer Mensch war. Eine Zeit lang arbeitete er an der Zeitschrift "Der Bürger", musste den Job jedoch aufgeben, nachdem er zweimal wegen seiner Schriften verklagt wurde. Nichtsdestotrotz wurde er mehr oder weniger vollständig in die kulturelle Einrichtung St. Petersburgs aufgenommen, zum Ehrenmitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften ernannt und sogar vom neuen Zar Alexander II. kurzzeitig eingeladen, seine Söhne zu unterrichten.
Seine epileptischen Anfälle plagten ihn weiterhin, und 1879 wurde bei ihm auch ein Lungenemphysem diagnostiziert. Er starb am 9. Februar 1881 an einer Lungenblutung in seinen Wohnungen am Kusnechny Pereulok (heute Dostojewski-Gedächtnismuseum). Er wurde auf dem Tichwin-Friedhof des Alexander-Newski-Klosters beigesetzt, und an seiner Beerdigung nahmen Zehntausende von Trauernden teil.
Dostojewskis Bedeutung als Schriftsteller ist unbestreitbar, und er wurde von fast allen großen Romanautoren des frühen 20. Jahrhunderts, darunter Franz Kafka, Knut Hamsun und James Joyce, als Einfluss anerkannt. Auch Nietzsche, Freud, Sartre und sogar Einstein zeichneten seine Werke für außergewöhnliches Lob aus. Seine Werke wurden in 170 Sprachen übersetzt, und insbesondere die Lektüre und Aufarbeitung von 'Verbrechen und Strafe' ist für jugendliche Intellektuelle auf der ganzen Welt zu einem Durchgangsrecht geworden. In Russland wurde sein Ruf mit etwas weniger Ehrfurcht behandelt. Prominente Kritiker seines Werkes, darunter Wladimir Nabokow, Iwan Bunin und sogar sein Zeitgenosse Leo Tolstoi, haben sein Werk kritisiert. Seine Werke wurden in der Sowjetunion nie zensiert, aber seine starken religiösen Überzeugungen und der mystische Konservatismus seiner späteren Jahre führten dazu, dass er auch nie ganz offiziell gefeiert wurde, und in St. Petersburg wurde ihm erst 1997 ein Denkmal errichtet.
Nichtsdestotrotz ist sein Platz im Gewissen und in der Folklore St. Petersburgs unumstritten. Kein anderer Schriftsteller ist so gründlich in das Gefüge der Stadt eingewoben. Das vernichtende Porträt von Armut und Degeneration in der Stadt, das er in 'Verbrechen und Strafe' malte, hat bis heute eine liebevoll ironische Resonanz, die in den bröckelnden Höfen und verfallenen Gemeinschaftswohnungen der alten Mietskasernen erinnert, die noch immer einen Großteil des historischen Zentrums von St. Petersburg ausmachen. Auf Gedeih und Verderb ist Dostojewski der Schriftsteller, der die Stadt am umfassendsten beschreibt.