Muravjov nimitettiin 1827 Vitebskin kuvernementin varakuvernööriksi ja 1828 Mogiljovin kuvernementin kuvernööriksi. Hän ajoi alueella voimakasta venäläistämispolitiikkaa, johon kuului muun muassa liettualaisperäisen lainsäädännön korvaaminen venäläisellä ja venäjän kielen ottaminen virkakieleksi puolan tilalle. Hän onnistui estämään vuoden 1830 Puolan kapinan leviämisen kuvernementtinsa alueelle ja sai maineen hyvin ankarana kurinpitäjänä. Muravjov jatkoi vuosina 1831–1835 Grodnon kuvernementin ja 1835–1842 Kurskin kuvernementin kuvernöörinä. Vuonna 1842 hänet nimitettiin hallitsevan senaatin jäseneksi ja maanmittauskoulun johtajaksi ja hän sai salaneuvoksen arvonimen. Hänet ylennettiin 1849 kenraaliluutnantiksi ja 1856 jalkaväenkenraaliksi. Hänet nimitettiin 1850 valtakunnanneuvoston jäseneksi ja 1857 valtion omaisuudesta vastanneeksi ministeriksi. Muravjov vastusti jyrkästi maaorjuuden lakkauttamista. Hän joutui eroamaan joulukuussa 1861, koska hänen vaatimiaan jyrkkiä keinoja Pietarin levottomuuksien tukahduttamiseksi ei hyväksytty.