15 ноября он принёс покаяние на Соборе. Не допустив его до церковного общения, Собор повелел ему принародно обличать себя на паперти Успенского собора, на Лобном месте и на Красной площади. 21 ноября 1667 г. Н.К. Добрынин был воссоединён с церковью, но запрет на священнослужение не был снят. Несмотря на то что его челобитная на новоисправленные книги не была закончена и после ареста автора в 1665 г. хранилась в Патриаршей ризнице, она оказала существенное влияние на переход старообрядцев от устных форм полемики к письменным и заложила методологические основы подбора и представления доказательств в пользу старых обрядов. По свидетельству Саввы Романова (со слов Н.К. Добрынина), Н.К. Добрынин работал над челобитной в течение семи лет. Диакон Фёдор, читавший челобитную в черновике, назвал её «великой», что, по-видимому, относится не только к её внушительному объёму, но и к содержанию – к 1665 г. это было самое обширное и обоснованное сочинение в защиту старых обрядов. Н.К. Добрынин одним из первых обратился к детальному сличению старых и новых книг и обрядов и к систематическому подбору доказательств в пользу первых (обширная пятая соловецкая челобитная была подана позднее – в 1667 г.). Материал в челобитной Н.К. Добрынина сгруппирован по темам, которые сразу стали главными в полемике старообрядцев со сторонниками реформы и которые в последующей старообрядческой полемической литературе получили ещё более подробную разработку: о крестном знамении, о сложении перстов при архиерейском благословении, о форме печати на просфорах, о трёхсоставном кресте, об аллилуии, о Символе веры и др. Н.К. Добрынин обращает внимание царя Алексея Михайловича на изменения, внесённые в церковный обиход: он говорит о разрушении в церквах древних амвонов и замене их «рундуками», называя конкретные храмы; об изменении формы монашеских клобуков и ряс. В челобитной он обратился не только к печатным книгам (старым и новым), но и к древним рукописям и памятникам иконописания и стенописи. Хотя круг этих памятников не столь широк, как в сочинениях старообрядческих книжников первой четверти XVIII в., однако уже здесь ссылки на памятники приводятся с указанием местонахождения рукописи, изложением и даже цитацией писцовых и владельческих записей. Челобитная вызвала ряд опровержений, наиболее известные из них (написаны в 1666–1667 гг.) принадлежат Паисию Лигариду и Симеону Полоцкому (Симеон Полоцкий. «Жезл правления». М., 1667), которые упрекали Н.К. Добрынина в невежестве, незнании «грамматики» и «философии» (к оценкам названных авторов, видимо, восходит несправедливое прозвище Н.К. Добрынина «Пустосвят»). В 1681 г. Собор ответил отказом на прошение Н.К. Добрынина разрешить ему священнодействовать.