Am 3. Juli 1944 gehörte Hassell neben Ludwig Beck, Friedrich Olbricht und anderen zu den von Ferdinand Sauerbruch geladenen Geburtstagsgästen (Sauerbruch, dessen Sohn Peter mit Stauffenberg befreundet war, wurde nach dem Attentat vom 20. Juli wie sein Sohn als zunächst verdächtiger Zeuge verhört). Am 29. Juli 1944 wurde von Hassell wegen seiner Verstrickung in den Staatsstreichversuch von der Gestapo verhaftet, was er, an seinem Schreibtisch sitzend, bereits erwartet hatte. Am 8. September wurde er nach zweitägiger Verhandlung unter Vorsitz von Roland Freisler vom Volksgerichtshof zum Tod verurteilt und zwei Stunden später in Plötzensee mit einer Drahtschlinge gemeinsam mit Georg Alexander Hansen, Paul Lejeune-Jung, Ulrich Wilhelm Graf Schwerin von Schwanenfeld, Günther Smend und Josef Wirmer gehängt.