W stolicy Królestwa stawił się przed Wydziałem Wojny Rządu Narodowego, do którego dyspozycji się oddał. 15 sierpnia otrzymał awans na generała. Następnie został wysłany do Paryża, gdzie miał szukać możliwości pozyskania pomocy dla powstańców ze strony Francji. Misja nie przyniosła jednak sukcesu. Po powrocie udało mu się uzyskać poparcie stronnictwa białych, którzy wysunęli jego kandydaturę na dyktatora powstania. Po upadku Rządu Narodowego czerwonych 17 października 1863 Romuald Traugutt został dowódcą powstania.

Jego przywództwo miało charakter tajny. Siedzibą dyktatora było mieszkanie przy ul. Smolnej 3, a sam Traugutt przybrał pseudonim Michał Czarnecki. Przyjął również wymyśloną tożsamość konspiracyjną, podając się za kupca pochodzącego z Galicji. Traugutt podjął się próby reorganizacji sił powstańczych i przekształcenia słabo uzbrojonych i luźno zorganizowanych oddziałów partyzanckich w regularną armię. 27 grudnia 1863 wydał dekret powołujący delegatów terenowych w celu uwłaszczenia chłopów. Jako jeden z głównych celów wskazywał także konieczność poprawy sytuacji finansowej oddziałów powstańczych. Jego zabiegi o udzielenie pożyczki w kraju i zagranicą skończyły się jednak niepowodzeniem. Prowadził także szeroko zakrojoną politykę zagraniczną. Najpierw próbował uzyskać pomoc militarną od krajów Europy Zachodniej. Kiedy okazało się, iż nadzieje na to były zupełnie bezpodstawne, nawiązał kontakty z innymi europejskimi rewolucjonistami. Korespondował m.in. z Giuseppe Garibaldim. Pomimo swej głębokiej religijności i słania listów do papieża Piusa IX z prośbą o apostolskie błogosławieństwo, sprzeciwiał się wysyłaniu do Rzymu funduszy, które miały przyspieszyć kanonizację błogosławionego Jozafata Kuncewicza.