945年12月16日被捕并因战争罪而遭起诉。在远东国际军事法庭的审判中，他因参与谋划侵略战争而被判有罪。在法官们的投票中，大岛以一票之差免于死刑，最终被判处终身监禁。在巢鸭监狱服刑数年后，1955年底，大岛得到假释。1958年得到赦免。此后他在神奈川县茅崎市隐居。出于对希特勒的高度崇拜，大岛在隐居处的接待室里一直摆放着他与希特勒的合影。战后在日本执政的自民党曾数次劝其出山参选，均为大岛所拒绝。1975年去世。