Больше года одесский пункт по транспортировке партийной литературы действовал почти бесперебойно. Охранка сбилась с ног, обыскивая пароходы. На учет были взяты все бывшие политические заключенные, прибывшие и поселившиеся в городе. В поле зрения полиции попал и Дмитрий Ильич. Ни одна больница Одессы не принимала его на работу, хотя свободные места были. Хозяева квартиры, гостеприимные и добрые люди, сокрушались, что врачу с университетским образованием в городе нет места, и советовали обратиться к епископу. В ответ Дмитрий Ильич только усмехнулся:
— Хорошо иметь святую протекцию, да с богом я поссорился.
По совету товарищей Ульянов переезжает на Хаджибеевский лиман, в село Холодная Балка. Здесь, недалеко от станции Гниляково, находилась земская грязелечебница. В ней работал фельдшером Ананий Павлович Медяник, одесский социал-демократ. По его рекомендации Дмитрий Ильич был принят на должность врача терапевтического отделения.
Холодная Балка — небольшое селение в открытой степи — считалась местом довольно укромным. Здесь можно было работать, не опасаясь попасть в поле зрения полиции. Так думал и Дмитрий Ильич. Но уже с первого дня за ним была установлена слежка. Он только знакомился с медперсоналом и пациентами, а на столе начальника Департамента полиции уже лежало донесение: «Бывший студент Юрьевского университета — ныне врач Дмитрий Ильич Ульянов 17 сего мая прибыл из дома № 9 по Малой Арнаутской улице и поселился на Холодной Балке в земской грязелечебнице». На донесении появилась пометка «Взять под наблюдение. Докладывать регулярно».
Ничего этого Дмитрий Ильич не знал. Время от времени он появлялся в городе, получал от товарищей информацию о работе пункта транспортировки литературы, давал советы и указания, встречался с рабочими одесских предприятий, из их числа подбирал корреспондентов «Искры», которые затем в своих письмах сообщали ценные сведения экономического и политического характера, рассказывали о нуждах и настроениях городской бедноты. Часть литературы, поступавшей из-за границы, Дмитрий Ильич привозил в Холодную Балку.
А в письмах к родным сообщал, что здесь, кроме выполнения своих прямых обязанностей, ему абсолютно нечего делать и можно умереть от скуки. В одном из писем, датированном 15 июля 1902 года, он писал: «В настоящее время дела у меня порядочно: с 6 утра до И или до 12 занят в ваннах, затем обедаю и вожусь около часу в амбулатории, затем сплю, после чего отправляюсь купаться и в 4 часа пью чай. После чаю приходится обыкновенно опять принимать больных, обходить свой барак, иногда ехать к больному. Вечером назначаешь ванны на другой день… Так уходит незаметно весь день; в свободное время то пойду гулять, то едем на лодке. Читаю и занимаюсь мало. Временами езжу в Одессу, или ко мне приезжают знакомые, число которых стало немного больше, в общем же весьма ограничено. Из всех, с кем пришлось познакомиться, только с одним сошелся поближе; народ все какой-то непутевый: молодые слишком молоды, старые слишком стары». Между тем в Холодной Балке вскоре сложилась крепкая социал-демократическая группа активных искровцев.
