Etter sammenbruddet ved Stalingrad ble forholdet mellom Zeitzler og Hitler stadig dårligere. Da Zeitzler brått forlot Hitler under et opphold på Berghof 1. juli 1944, og meldte seg ute av stand til å arbeide videre av helsemessige årsaker, hadde Heusinger i to uker rollen som fungerende generalstabssjef. I denne egenskapen deltok han på planleggingsmøtet i Wolfsschanze 20. juli samme år, da attentatet mot Hitler denne dagen ble gjennomført. Heusinger ble lettere skadet i hode, arm og bein og satt ut av tjeneste for en periode. Hitler utnevnte Heinz Guderian til ny generalstabssjef, da han ville forsikre seg full lojalitet i posisjonen. Det var kjent at Heusinger hadde hatt kontakt med flere av konspiratørene, og han ble arrestert av Gestapo på sykehuset 23. juli og satt under etterforskning. Det ble imidlertid ikke funnet noe avgjørende bevis mot ham, men da han ble friskmeldt i oktober, ble han overført til reservestyrkene og ikke satt i tjeneste. 25. mars 1945 ble han satt til å være sjef for Wehrmachts karttjeneste før han ved krigens avslutning havnet i amerikansk krigsfangenskap. Han ble repatriert fra krigsfangenskapet i 1947, og vitnet under Nürnbergprosessen.