Heusinger, rimasto capo della Divisione operazioni, venne promosso maggior generale il 1º gennaio 1942 e tenente generale il 1º gennaio 1943. Nel giugno 1944, il generale Zeitzler si ammalò e il 10 giugno Heusinger assunse temporaneamente la carica di capo di stato maggiore generale dell'esercito. Sotto questa carica, partecipò alla riunione di pianificazione insieme ad Adolf Hitler presso il Wolfsschanze, il 20 luglio 1944, giorno dell'attentato al Führer; era in piedi accanto a Hitler quando la bomba, posta dal colonnello Claus von Stauffenberg, deflagrò. Anche lui conosceva e approvava il progetto per l'attentato, ma non partecipò al piano operativo né alla sua esecuzione.