В 1964–1970 гг. ежемесячно выпускал самиздатские материалы тиражом 20–40 экземпляров и распространял среди единомышленников, которые на Западе в 1972 г. были опубликованы анонимно под названием «Политический дневник». В 1968 г. в Самиздате выпустил книгу «К суду истории», в которой раскрыл роль Сталина в массовых репрессиях 1937–1938 гг. В 1969 г. за эту книгу был исключен из рядов КПСС.

Среди оппозиционно настроенной интеллигенции Медведев считался лидером и идеологом еврокоммунистического направления.

Вместе с А. Сахаровым и В. Турчиным 19 марта 1970 г. опубликовал открытое письмо к руководству страны («Письмо руководителям партии и правительства»). Тема письма — взаимосвязь проблем демократизации и экономического развития общества.

После опубликования на Западе книг «К суду истории» и «Социализм и демократия» (1971–1972), двух томов с избранными номерами его «Политического дневника» и ряда статей, Медведев получил известность крупного независимого специалиста по вопросам политической истории и внешней политики СССР. Он стал объектом повышенного внимания корреспондентов западных газет, аккредитованных в Москве.

В 1975–1976 годах был соредактором самиздата журнала «XX век», 10 номеров которого вышло в СССР.

В 1979 году Медведев приобретает большую известность в стране благодаря опубликованию большого количества его работ: «Они окружали Сталина», «К суду истории», «Н. С. Хрущев. Политическая биография», «Л. И. Брежнев. Набросок политического портрета». В 1989 году был восстановлен в КПСС.