Урванцев не ошибся в своих опасениях. Ночью 11 сентября 1938 года агенты НКВД Литвинов и Нацаренус постучали в дверь ленинградской квартиры, где жила семья ученого. «Ордер 9/981 НКВД, откройте дверь, товарищ». Это было вполне ожидаемо, поскольку за предшествовавшие недели исчезли многие коллеги Николая по Арктическому институту, где он работал. Урванцевы давно потеряли сон. Большой террор был в разгаре. Каждый знал, как все происходило: арестованный коллега, если он не хочет стать жертвой сам, под пытками называет какое-нибудь имя, стремясь задобрить палача, которому необходимо выполнить норму по выявлению саботажников, шпионов и врагов революции. Орден Ленина конфискован, охотничье ружье, гордость Урванцева, приобщено как вещественное доказательство заговора. Обыск в квартире длился, как обычно, до рассвета, все было перерыто и разворошено. Тщательно собиравшаяся документация экспедиций отправилась в мешки вслед за прочими изъятыми вещами. В шесть утра, когда перепуганные соседи затаились за дверями своих квартир, великого первооткрывателя норильских сокровищ вывели из дома и отвезли в «Большой дом», зловещий штаб НКВД Ленинграда на Литейном проспекте неподалеку от берега Невы. Он попал в смертоносную мясорубку. День, ночь, еще один день, еще одна ночь, допросы следуют один за другим, лишая подследственного сна и отдыха. Писатель Анатолий Львов, раскопавший дело геолога, насчитал 25 допросов в первые дни. Скорее всего, их было больше. Измученный, избитый, страдавший галлюцинациями, мужественный человек не выдержал на девятом допросе. Так долго держались немногие, и только самые отчаянные дотягивали до 14-го. Потом… Вот протокол, сохранившийся в архивах: «Я сын купца, и среда… <…> Политически неграмотный, я легко стал на путь контрреволюции». И далее: «Норильское месторождение мною было полностью освоено. Я там разведал запасы угля на 65 млн тонн, а мог и на 100 млн, но я не применял буровых станков, так как достать их трудно». От одной продиктованной фразы к другой – обвинение набирает силу, находятся подтверждения заранее назначенного преступления, чувствуется, как удары выколачивают заключительные строки. «Я, Урванцев Н.Н… Мною в конце зимы 1936 года был завербован… еще геолог Б. Рожков… с которым был знаком с 1925 года… работал у меня в качестве коллектора… слушал радиопередачи на немецком языке… Я понял, что Рожков был человеком антисоветским», «Правда» села на мель… Я признаю свое вредительство…»160 Человек, открывший Норильск, не был ни героем, ни негодяем. Он такой же, как и другие, попавшие в жернова террора. Изучение протоколов показывает, что Урванцев старался никого не называть, не изобретать сообщников, имена которых ему подсказывали. Исключение – те, кого уже не было в живых, или те, кто уже находился в руках НКВД, то есть в двух шагах от смерти. Самые мужественные брали всю вину на себя, пытаясь сохранить хоть частицу достоинства, позволявшую как-то жить дальше. Урванцев предстал перед судьями, что уже было милостью, поскольку сотни тысяч обвиняемых отправились на эшафот по решению «тройки» НКВД, не получив права быть выслушанными. На суде он отрицал свою вину, дипломатично объясняя, что называл имена, поскольку «двумя-тремя фамилиями следователь не удовлетворился и требовал большего».161 Поздно. 58-я статья, саботаж и контрреволюционная деятельность, приговор – 15 лет лагерей.
В марте 1940 года его освободили, но в августе снова арестовали. Добавили измену Родине, шпионаж, контрреволюционную агитацию, но срок сократили, с учетом предварительного заключения с сентября 1938 года – восемь лет ИТЛ.