I januar 1863 hadde det imidlertid brutt ut et opprør i Polen, den såkalte Januaroppstanden. Polen var den gang en del av det russiske tsardømmet, og Miljutin ble sendt til Polen for å granske forholdene der, med sine likesinnede Jurij Samarin og fyrst Vladimir Tsjerkaskij som assistenter. Resultatet ble et forslag om gjennomgripende tiltak på samfunnslivets fleste områder. Miljutin og hans assistenter la frem et program som innebar at over syv hundre tusen polske bønder fikk tildelt dyrkbar mark som ble inndratt fra nasjonalistiske godseiere. Det ble etablert et russisk universitet i Warszawa, og i de høyere klassetrinnene i polske skoler ble det forbudt å undervise på polsk; all undervisning skulle foregå på russisk. Endelig ble all eiendom tilhørende den katolske kirke konfiskert og solgt, og romersk-katolske prester fikk ikke lenger lov å undervise polske skolebarn. Gjennomføringen av dette ble i 1864 gitt i oppdrag til Miljutin og Tsjerkaskij, og sistnevnte ble provisorisk innenriksminister for Polen.