Смерть Сталина, а также прошедший в 1956 году XX съезд КПСС, привели к тому, что были начаты различные пересмотры дел людей из сталинского руководства, а также занимавших высокие посты в предвоенные и военные годы. Среди попавших в опалу оказался и Николай Синегубов. В результате, 11 августа 1958 года, на основании решения Комитета партийного контроля КПСС, Николая Синегубова исключают из партии «за фальсификацию следственных материалов и применение незаконных методов при допросе арестованных в период его работы в в Главном транспортном управлении НКВД СССР». 30 декабря того же года Президиум ЦК КПСС принимает решение о лишении его звания Героя Социалистического труда «за грубые нарушения социалистической законности». 12 января 1959 года выходит Указ Президиума Верховного Совета СССР, согласно которому Синегубов был лишён звания Героя Социалистического Труда, всех прочих званий и наград (за исключением знака «Почётному железнодорожнику»)