Theo hồi ký của Hoàng Văn Hoan, thì ông Hoan đã đến Praha để gặp Trần Ngọc Danh và phê bình ông hành động vô tổ chức. Ông Hoan cho biết ông Danh đang chữa bệnh ở Slovakia có về Prague gặp ông này rồi quay lại chữa bệnh tiếp và lúc rời Tiệp về Bắc Kinh cùng với Lê Hy (trong nhóm của ông Danh ở Prague), thì ông Danh thì vẫn ở Tiệp tiếp tục chữa bệnh một thời gian rồi sẽ về nước sau.[16]

Theo M.A. Silin (lúc này là đại sứ Liên Xô tại Tiệp Khắc) thì máy bay chở Trần Ngọc Danh cất cánh ngày 14 tháng 6 năm 1950 từ Praha đi Moskva.[5] Thông tin từ các nguồn nước ngoài về Trần Ngọc Danh sau năm 1950 không thống nhất về thời gian.[5][7]

Theo gia đình ông, năm 1951 ông đã cùng vợ và con gái 2 tuổi theo đường bộ trở lại chiến khu Việt Bắc.[10]

Một số nguồn nước ngoài cho rằng ông bị khai trừ ra khỏi đảng và mất không lâu sau đó.[6] Theo Lê Hy (về Việt Bắc năm 1950), thì ông này và ông Danh đã bị khai trừ khỏi Đảng vì lý do “đào nhiệm, phê bình vô nguyên tắc đối với Trung ương”, do cuộc họp có Trường Chinh chủ trì, Hoàng Quốc Việt báo cáo viên, Lê Văn Lương, Trần Quang Huy, Lê Khắc, Dương Bạch Mai và Nguyễn Văn Minh làm uỷ viên.[17]

Theo lời vợ con ông thì mặc dù Giáo sư Tôn Thất Tùng điều trị tích cực, ông mất vì bệnh lao khi vợ ông sắp sinh người con thứ hai (Trần Thanh Bình, sinh năm 1952).[10][18]

Phần mộ Trần Ngọc Danh hiện tại được đặt trên đồi Quần Hội, ở quê là xã Tùng Ảnh, Hà Tĩnh, trong khu mộ có cha mẹ và anh trai Trần Phú.[9]