19 августа 1930 года Какурин был арестован в рамках операции ОГПУ «Весна», направленной против бывших офицеров царской армии. 26 августа 1930 года чекисты добились от Какурина компрометирующих показаний на Тухачевского. Николай Евгеньевич сообщил: «В Москве временами собирались у Тухачевского, временами у Гая, временами у цыганки. В Ленинграде собирались у Тухачевского. Лидером всех этих собраний являлся Тухачевский, участники: я, Колесинский, Эйстрейхер, Егоров, Гай, Никонов, Чусов, Ветлин, Кауфельдт. В момент и после XVI съезда было уточнено решение сидеть и выжидать, организуясь в кадрах в течение времени наивысшего напряжения борьбы между правыми и ЦК. Но тогда же Тухачевский выдвинул вопрос о политической акции, как цели развязывания правого уклона и перехода на новую высшую ступень, каковая мыслилась как военная диктатура, приходящая к власти через правый уклон. В дни 7–8 июля (1930 года, когда на съезде громили Бухарина, Рыкова и их сторонников. –
19 февраля 1932 года Какурин был осужден как руководитель мифической Киевской «контрреволюционной офицерской организации» к 10 годам заключения. Срок отбывал в Ярославском политизоляторе, где и умер 29 июля 1936 года. Реабилитировала Какурина летом 1957 года Военная коллегия Верховного Совета СССР.
Следует признать, что в условиях, сложившихся в СССР в 30-е годы, Николай Евгеньевич был обречен. Если бы он не умер в тюрьме в 1936 году, его бы наверняка повторно судили бы в 1937 году по делу о мнимом «военно-фашистском заговоре» Тухачевского и расстреляли.
Николай Евгеньевич Какурин написал более 30 военно-научных трудов. Наибольшее значение до нашего времени сохраняют, кроме книги о войне с Польшей, двухтомник «Как сражалась революция» (1925), «Стратегический очерк Гражданской войны» (1926), сборник документов «Разложение армии в 1917 году» (1925), «Восстание чехословаков и борьба с Колчаком» (1928), «Киевская операция поляков 1920 года» (в соавторстве с К. Берендсом) (1928), а также трехтомник «Гражданская война. 1918–1921» (1928–1930), одним из инициаторов и основных авторов которого был Н.Е. Какурин.