و اقدام برای تشکیل حکومت اسلامی، به 10 سال زندان محکوم شد؛ اما در زندان نیز همراه رهبرانی همچون آیت الله طالقانی به فعالیت های جنبش اسلامی و سیاسی ادامه داد. با اینکه در زندان از بیماری های مختلف رنج میبرد، خارج بحث "خمس" و متن "اسفار" و کتاب طهارت را برای زندانیان تدریس کرد که شخصیت های اسلامی زندانی همچون آیت الله طالقانی و آیت الله مهدوی کنی در مجالس بحث او حاضر میشدند. ایشان در زندان اوین نیز نماز جمعه را اقامه کرد و بسیاری از زندانیان سیاسی مسلمان از جمله آقایان طالقانی، مهدوی کنی، هاشمی رفسنجانی، لاهوتی و دیگران در نماز جمعه حاضر میشدند.
سرانجام با اوجگیری مبارزات و عقب نشینی های پی در پی حکومت پهلوی، آیت الله العظمی منتظری پس از گذراندن حدود سه سال و نیم از دوران محکومیت به همراه آیت الله طالقانی در هشتم آبان 1357 از زندان آزاد شد و مورد استقبال چشمگیر مردم قرار گرفت. پس از پیروزی انقلاب اسلامی ایشان به عنوان رئیس مجلس خبرگان که وظیفه تدوین قانون اساسی را برعهده داشت، انتخاب شد. از سال 64 تا سال 68 به عنوان قائم مقام امام خمینی معرفی شده بود. در سال 68 ایشان به پیشنهاد امام خمینی از این منصب استعفا داد. بعد از سال 68 ایشان به خاطر نظریات فقهی و سیاسی متفاوتی که داشتند زندگی پر فراز و نشیبی را تجربه کردند.