Главная его работа - большая книга «Мертвые души», которую он назвал поэмой. Сюжет был подарен Пушкиным и должен был охватить «всю Русь». Автор воспринимал свою работу как «священное завещание» поэта. Художник был намерен соединить все главные тенденции своего творчества: сатиру и гротеск «Петербургских повестей» и «Ревизора», широту и поэзию «Тараса Бульбы», анекдотический сюжет и эпический пафос. Он надеялся, что его книга откроет что-то существенным образом важное для судьбы страны и народа.

В настроениях Гоголя усиливаются мотивы избранности, мессианства, предчувствие литературного подвига, который одновременно будет и подвигом патриотичным: «И до сих пор я чувствую, что не земная воля направляет путь мой»; «Клянусь, я сделаю то, чего не делает обычный человек. Львиную силу чувствую в душе своей...» (из писем 1836 года).

В сентябре 1839 года Гоголь ненадолго возвращается в Россию. В Москве и Петербурге он читает друзьям первый раздел романа. В мае 1840 года он снова едет в Италию, где завершает первый том «Мертвых душ». В целом писатель провел за границей около 12 лет. Его все чаще охватывало религиозно-мистическое настроение. Гоголю казалось, что не только его литературная работа, но и жизненное поведение, т.е. все им сказано, сделанное и написанное, приобретает особое исцеляющее значение для общества. Тон его писем становится поучительным, временами не допускает возражений. Он постоянно раздает советы и установки своим друзьям и знакомым и требует их выполнения.

Осенью 1841 года Гоголь приезжает в Москву, чтобы напечатать свое произведение. Опасаясь запрета публикации поэмы, в январе 1842 года он переправляет рукопись с Белинским в Петербургский цензурный комитет. Несмотря на цензурные сложности (надо было изменить название и переработать «Повесть о капитане Копейкине»), первая часть романа увидела мир. О «Мертвых душах» заговорили все читатели России. В начале 1843 года выходит первое собрание сочинений Гоголя, где впервые опубликована повесть «Шинель», комедии «Бракосочетание» и «Игроки». С 1842 по 1845 год Гоголь напряженно работает над вторым томом поэмы. Он заставляет себя писать, преодолевая душевную усталость и творческие сомнения: «Мертвые души» и пишутся и не пишутся... Помехой этому часто становится болезнь, а чаще всего я сам... Я иду вперед - идет и произведение, я остановился - не идет и произведение» (из письма от 14 июля 1844 года). Гоголь имеет в виду не только присутствие вдохновения, но, в первую очередь, собственную духовную эволюцию, состояние души, ее устремление к истине и Богу. Вспоминая Гоголя 1840-х годов, С. Т. Аксаков писал о его «постоянном стремлении к улучшению в себе духовного человека и преимуществу религиозного направления, которое достигло со временем, по моему мнению, такого высокого налаживания, которое стало несовместимым с телесной оболочкой человека».

Работа над поэмой все больше превращалась в процесс самостроения и самосовершенствования, а через себя - и всех окружающих. Так в работе над «Мертвыми душами» родился замысел книги «Избранные места из переписки с друзьями», первые статьи которой Гоголь стал обдумывать еще в 1844-1845 годах. Душевное состояние автора было тяжелым. Ему казалось, что читатели и критики, как и раньше, не понимают его. В России властвовала реакция. Запрещались поездки за границу, свирепствовала цензура, процветали доносы, взяточничество, произвол, ограничивался доступ молодежи к образованию. На Запад надвигалась волна революций. Гоголя пугало будущее - оно казалось ему вспышкой взаимного уничтожения людей, охваченных ненавистью друг к другу. Гоголь издает «Избранные места...», стараясь моральной притчей остановить всемирную катастрофу, которая надвигается. Книга выполняла двойную функцию: в ней объяснялось, почему до сих пор не написана вторая и предлагалась некоторая ее компенсация.

Гоголь перешел к прямому, декларативному изложению своих главных идей. «Избранные места...» отразили мучительные душевные колебания Гоголя, прежде всего, его сомнения в действенной, поучительной функции художественной литературы. Гоголь готов был отречься от своих бывших произведений, поскольку они, в его глазах, не отвечали задачам прямого морального поучения. «В поисках выхода Гоголь конструирует идеальную программу выполнения своей обязанности перед всеми "сословиями" и "званиями", от крестьянина до высоких чиновников и царя. Это была утопия, причем с явными критическими тенденциями, однако ее консервативная функция заключалась в том, что "идеальное небесное государство" привязывала к реальным бюрократическим инстанциям царской России, которые, по Гоголю, должны были осуществить свое высокое назначение».

Выход «Избранных мест...» спровоцировал настоящий критический ливень. Книгу приветствовали в лагере реакции. У прогрессивных читателей она вызвала, по меньшей мере, удивление. Неприятели Гоголя со злорадством писали о его чрезмерностях и претензиях, которые не оправдались. Друзья предъявляли обвинение писателю в измене его художественному призванию. Белинский в своем знаменитом письме Гоголю от 15 июля 1847 года утверждал, что Россия нуждается не в моральных или религиозных притчах, а элементарного уважения к человеку. Главный нарушитель законов - само правительство, которое не желает признавать даже собственные постановления. В России существует лишь одно право - право власти на безграничный произвол.

Гоголь был поражен. Он старался оправдаться, писал, что сделал ошибку, напечатав эту книгу, которую не поняли, что он постарается избежать недостатков книги во втором томе «Мертвых душ», который готовится к изданию.

В январе 1848 года Гоголь отправился в Иерусалим. Паломничество к святым местам должно было помочь ему «собрать все силы на рождение произведений, которые мы лелеяли». В апреле он вернулся в Россию, чтобы уже не оставлять страну. Однако им снова овладела душевная депрессия. Гоголю начало казаться, что вся его жизнь была ошибкой и заблуждением. Его мучило предчувствие близкой смерти, он сомневался в своем писательском таланте и в успехе созданной книги. В ночь с 11 на 12 февраля 1852 года Гоголь сжег дописанный до конца второй том «Мертвых душ». Существуют сведения, что к этому решению его подтолкнули беседы с протоиереем отцом Матвеем  (Константиновским), человеком несокрушимой веры и красноречивым проповедником, который имел на писателя большое влияние.

21 февраля в состоянии тяжелого нервного потрясения и полного физического истощения Гоголь умер. Тысячи людей приняли участие в похоронной процессии. На надгробном памятнике высекли надпись: «Горьким словом моим посмеюсь» (цитата из книги пророка Иеремии, 20, 8). Упоминать имя Гоголя в печати было запрещено, а Тургенев за короткий некролог был сослан в село.