В ноябре — декабре 1825 года Одоевский вполне в курсе предстоящих событий. По словам декабриста Оржицкого, будучи в Москве, Одоевский дает понять московским членам, «что что-то у них приуготовляется». Д. И. Завалишин вспоминал, что именно Одоевский срочно выехал в Петербург из Москвы, чтобы «узнать, что намерены там делать». Утверждая, будто вернувшийся в Петербург Одоевский был болен «и мало кого видел, так как тотчас по возвращении вступил в исполнение своих обязанностей по полку», И. А. Кубасов повторяет нарочитые показания Одоевского». Между тем имя Одоевского встречается во многих показаниях, связанных с активными действиями в течение декабря. На совещаниях у Рылеева, предшествовавших восстанию, принимали участие далеко не все петербургские декабристы, а, как следует из показаний Е. П. Оболенского, не более десяти — и в том числе Одоевский; в то же время он участвовал и в совещаниях у Оболенского. Накануне восстания и в самый его день Одоевский вел себя как один из наиболее активных заговорщиков; он принял участие в решающем совещании у Рылеева 13 декабря, одним из первых явился на площадь и командовал там заградительной цепью. Кстати сказать, обычно даже это командование стрелковой цепью трактовалось в литературе таким образом, будто Одоевский только и делал, что «удалял чернь» и «унимал солдат, стрелявших без спросу». Но все это ведь основано на показаниях Кюхельбекера и Одоевского, выгораживавших и себя, и друг друга. В действительности же заградительная цепь, которой командовал Одоевский на площади, активно выполняла возложенные на нее задачи. Одоевский пытался воздействовать на прибывших для подавления восстания однополчан — есть сведения, что и самая медлительность в выходе Конногвардейского полка из казарм объясняется агитацией Одоевского (до того, как он сам отправился на Сенатскую площадь); он ездил поднимать лейб-гренадерский полк, и в результате этой поездки часть полка под командой Сутгофа и Панова прибыла на площадь.
По-видимому, Одоевский принимал непосредственное участие в литературно-пропагандистской деятельности рылеевской группы. По крайней мере, в кармане С. П. Трубецкого, после его ареста, было найдено не дошедшее до нас стихотворение «Безжизненный град», подписанное именем умершего к тому времени М. П. Загорского, но написанное, по словам Трубецкого, Одоевским. Стихотворение, без всяких сомнений, предназначалось для революционной пропаганды, ибо, как сказано было Трубецкому Рылеевым, имя Загорского было поставлено «для скрытия настоящего имени.
Одоевский был принят в Северное общество А. А. Бестужевым, представителем постепенно формировавшегося и крепнувшего радикального течения. Как выражался А. А. Бестужев, Одоевский «по пылкости своей сошелся более с Рылеевым», вождем этого течения. Конечно, и входившие в группу Рылеева оставались дворянскими революционерами, далекими от народа; конечно, и рылеевской группе тактика военной революции представлялась предотвращением новой пугачевщины. Но все же большая демократичность идеологии этой группы, ее революционной тактики, ее эстетических позиций несомненна. И нельзя не согласиться с М. В. Нечкиной, что «дворянская ограниченность мировоззрения членов тайного общества — участников рылеевского течения — выражена менее сильно, нежели у основателей Северного общества». Отсюда — и иное отношение к народу. В частности, созданные Рылеевым и Бестужевым замечательные агитационные песни, рассчитанные на распространение среди солдат, в особенности заставляют нас понять колебания этого радикального течения даже по вопросу о возможности участия народа в военной революции. И в то время, как революционные настроения аристократов-гвардейцев все больше выдыхались, вокруг Рылеева сплачивалась решительная группа дворянских революционеров, подымавшая вопросы о близком вооруженном восстании и цареубийстве.
Одоевский сам показывал на следствии, что именно вместе с Рылеевым он «мечтал» «о будущем усовершенствовании рода человеческого» Ч Подавляющее большинство декабристов-аристократов непосредственного участия в событиях 14 декабря не приняло; некоторые оказались даже в войсках, прикрывавших артиллерию Николая (что, впрочем, не спасло их от каторги). Нельзя не отметить, что Одоевский был единственным из аристократов-гвардейцев, примкнувших к рылеевскому течению. Пойдя за Рылеевым, Одоевский остался верен идеалам «благородного поприща».