Подобные занятия были отнюдь не безопасными. В послании к Вольтеру по поводу «Письма о слепых» Дидро уклончиво писал, что хотя и живет с атеистами в наилучших отношениях, но сам не атеист. Работы его выходят анонимно, с ложными выходными данными: Лондон, Амстердам. Однако на костре запылали «Философские мысли», последовал обыск, допросы, заключение в тюрьму. Общественное сочувствие на стороне Дидро. Среди многочисленных посетителей тюремной камеры Жан-Жак Руссо; они во многом единомышленники.
После сорокадневного заключения Дидро был с триумфом освобожден: помогли и придворные знакомства. Он регулярно посещает салон ученого барона Поля Гольбаха, где собираются виднейшие умы — философ Гельвеций, академик-математик Даламбер, американский просветитель Франклин, английский писатель Стерн… Вместе с Даламбером Дидро принимается за издание «Энциклопедии, или Толкового словаря наук, искусств и ремесел» (35 томов за 30 лет, с 1751 по 1780 год). На протяжении многих лет жизни Дидро отдает этому грандиозному труду все свои духовные силы и материальные средства.
«Энциклопедия» представляет собой систематический свод достижений тогдашней науки, техники и производства, всех отраслей социальных знаний. Участие в ней принимали самые выдающиеся интеллектуальные силы тогдашней Франции: Вольтер, Монтескье, Гольбах, Гельвеций, Руссо, Кондильяк, Мабли, Кенэ, Тюрго, Бюффон… Новое материалистическое мировоззрение обосновывалось здесь фактами естествознания, а внятному суду разума подвергалось все существующее — и королевский деспотизм, и церковь, и религия. Последовали репрессии и запреты, но тома «Энциклопедии» выходили полулегально, собирая все новых подписчиков; полностью или частично они переводились на ряд европейских языков. И королевская власть оказалась бессильной, ибо во Франции возникло нечто беспрецедентное — общественное мнение.
Издание «Энциклопедии» буквально разорило Дидро. Предложение Екатерины II приобрести его библиотеку, оставив ее в пожизненное пользование и назначив Дидро хранителем, пришлось весьма кстати.
В глазах французских просветителей Россия, как отмечал Ф. Энгельс, была самой прогрессивной страной, отечеством либеральных принципов. Екатерине II удалось ввести в заблуждение весьма проницательные умы, в том числе и Вольтера. Именно в екатерининской России усмотрел он тот идеал философского государства, «просвещенной монархии», которое могло бы одновременно и обуздать «анархизм» масс, и обеспечить благо всех подданных. Но только Дидро решился отправиться на край света, в Россию; в этом сыграл свою роль и совет Вольтера бежать хотя бы на время из Франции.
Дидро пробыл в Петербурге с сентября 1773 года по март 1774 года. Он приехал с надеждой способствовать дальнейшему прогрессу «просвещенной монархии». Императрица встречалась с прославленным французом едва ли не каждый день, приветливо беседовала, покорно выслушивала советы ослабить крепостное право, ввести конституционно-представительное правление и гораздо меньше отвечала на расспросы касательно положения в стране, где уже разгоралось восстание Пугачева.
Обласканный Дидро выехал из России действительным членом Академии наук и почетным членом Академии художеств. Подозревал ли он, что Екатерина II достаточно иронически относилась к его радикальным планам социального переустройства? Она говорила впоследствии, что теории, которые требуют все перевернуть «вверх дном», «невозможны». Ратуя за «просвещенную монархию», Дидро вкладывал в это понятие иное содержание, нежели Вольтер, сближал ее с демократической республикой и в «Смеси», навеянной беседами с Екатериной II, настаивал, что нехорош даже самый справедливый монарх, если власть его ничем не ограничена. Екатерина II знала, с кем беседует, но понял это и Дидро.
Симпатии Дидро в России сложились в ином кругу. Он замечал, что русский народ — это народ исторически восходящий, полный творческих сил, и на склоне лет принялся за изучение русского языка, чтобы в подлиннике ознакомиться с сочинениями Ломоносова, Сумарокова и Хераскова. Он стал идеологическим вдохновителем Радищева и одним из самых почитаемых мыслителей и художников для русской революционной демократии XIX века — для Чернышевского, для Писарева.