През ноември–декември 1875 г. Стамболов председателства Гюргевския комитет, който решава да организира нов опит за общо въстание в България през пролетта на следващата година. Определен е за главен апостол на Търновския революционен окръг. Прехвърля се в окръга в края на януари 1876 г. Първоначално се установява в Горна Оряховица, а впоследствие – в Самоводене, откъдето координира подготовката на въстанието в района между Търново и Русе. Конкретният му принос е в агитацията на населението, подбора на въстанически ръководители, събирането на парични средства и стратегическото планиране на въстанието, но усилията му за въоръжаване на населението остават без особен успех. При вестта за преждевременното избухване на въстанието в Панагюрски окръг проявява колебание и забавя нареждането си за въстание в Търновско. Надеждата, че ще успее да проведе съвещание на революционните комитети, е провалена от турските власти. Благодарение на шпионската си мрежа, между 25 и 28 април полицията залавя лидерите на съзаклятието в Горна Оряховица, с което осуетява въстанието в почти целия окръг с изключение на района на Бяла черква и Мусина. Опитът на Стамболов да вдигне на бунт Самоводене също пропада и през следващите месеци той е принуден да се укрива в селото, преди да премине Дунав през август същата година.