17. januar 1943 blev Bonhoeffer forlovet med Maria von Wedemeyer (1924—1977), en efterkommer af den preussiske digter Heinrich von Kleist. Den 5. april blev Bonhoeffer arresteret og sad fængslet i Berlin i halvandet år på grund af "nedbrydende virksomhed imod Wehrmacht". Det skyldtes ikke planlægningen af attentatet, men langt mindre alvorlige modstandshandlinger. Han blev sigtet for sammensværgelse mod staten, fordi penge til at hjælpe jøder til at flygte til Schweiz, blev sporet tilbage til ham. Den 20. juli 1944 blev der udført et mislykket mordattentat mod Hitler (20. juli-attentatet), men det var gennemført af en anden gruppe end Bonhoeffers.