В ночь накануне предполагавшегося открытия Учредительного собрания, 28 ноября 1917 года, графиню арестовали и увезли в Смольный. Там у нее потребовали возвратить изъятые суммы большевистскому правительству. На допросе в Следственной комиссии по борьбе с контрреволюцией Панина заявила, что «не признает власти народных комиссаров, отчет о своей деятельности и о своих распоряжениях, касающихся хранящихся доверенных ей сумм министерства народного просвещения, она отдаст единственно признаваемой власти – Учредительному собранию». Ей несколько раз предлагали вернуть министерские деньги, но графиня неизменно отвечала категорическим отказом. Дело передали в революционный трибунал. Когда Софью Владимировну привезли в тюрьму, надзирательница воскликнула: «Боже мой, Боже мой, и что же это еще будет!» «Что же вас удивляет?» – спросила Панина. «Да разве же мы не слышали про Народный дом!» Обитатели тюрьмы, сохранившие добрую память о Народном доме, всячески старались скрасить Паниной жизнь: мыли камеру, чистили вещи и т.д. Сама же она, даже в заключении, не могла оторваться от дел и писала предисловие к книге «Народный дом. Социальная роль, организация, деятельность и образование Народного дома. С приложением библиографии, типовых планов, примерного устава и первой анкеты о Народных домах» (Издание сотрудников Лиговского Народного дома гр. Паниной». Петроград, 1918).
Судьба будущей книги кажется Софье Владимировне тесно связанной с «судьбой всей политической и общественной жизни»: «Начатая при самодержавии как результат напряженного искания необходимых форм народной культурной жизни, чуть не погибшая во время сосредоточения всех сил страны на борьбе с внешним врагом, она воскресла и стала претворяться в реальную плоть печатного слова при широко распахнувшейся перед Россией возможностью свободного творчества». Но «наша мечта», что вся Россия станет большим и светлым Народным домом, в котором каждому будет место и всем будет одинаково свободно, тепло и радостно, «осталась только мечтой».
В тюрьме Панина составила и свое пророческое письмо-завещание, которое огласили, когда Народный дом вновь открылся (теперь уже «имени поэта Некрасова») и когда ее уже не было в пределах Советской республики. Софья Владимировна обращалась к сотрудникам и питомцам Дома: «Как давно ждала я этого счастливого радостного дня!.. И как я верила, что этот день нашей радости будет одним из дней великой радости и великого счастья и нашей родины – мирной, деятельной и свободной. Главное – свободной! Ибо только там, где есть свобода, может расти и развиваться справедливый и великодушный человек и воспитываться сознательный и мужественный гражданин… Ожидания и надежды мои не оправдались; война и ненависть с фронта перенесены в глубь страны, а свобода, озарившая на одно краткое мгновенье, вновь покидает Россию, оставляя ее под властью новых деспотов и нового самовластья. Я же не с вами, не среди вас, а в тюрьме». Послание закончено словами Петра Великого перед Полтавским сражением: «А о Петре ведайте, что жизнь ему не дорога, жила бы только Россия во славе и благоденствии». «Так, – подчеркивала Панина, – должен думать и чувствовать каждый из нас. И так думаю и я. Не то важно, что именно меня лишили свободы, а важно, что сама свобода гибнет на Руси! Пускай этого не будет».
Между тем рабочая окраина, где находился Народный дом, вступилась за арестованную графиню: жители Александро-Невской части собрали несколько сот подписей и представили заявление в Совет народных комиссаров. В нем говорилось: «Мы, жители Александро-Невской части, в рядах которых насчитывается немало большевиков, испытали на себе и детях своих пользу тех или иных учреждений, основанных гр. Паниной, а потому взываем к тем, от которых зависит ее свобода, и восклицаем: „Отдайте нам нашего друга, возвратите нам творца нашего благополучия… откройте двери темницы для гр. Паниной“». Эта удивительная история заставила Софью Владимировну и в эмиграции вспоминать о времени ее тюремного заключения как «о самом значительном и счастливом» в жизни. Она писала: «В те дни великих потрясений мне дано было счастье убедиться в том, что в сердцах людей мы за истекшие годы действительно пробудили те „чувства добрые“, во имя которых шли к ним. Это было редким и мало заслуженным счастьем». Письмо петроградцев, по-видимому, произвело некоторое впечатление на Смольный. По крайней мере графиню туда привозили и обещали выпустить на свободу, если она уплатит хоть часть министерских денег. Она снова отказалась, и ее снова отправили в тюрьму.