Efter at have genvundet sin førlighed blev han i midten af 1916 forflyttet til fangelejren Ardatov i Samara guvernementet, hvor han benyttede sine færdigheder til at vedligeholde den nærliggende landsby-kornmølle. Ved krigens afslutning blev han igen forflyttet, denne gang til fangelejren Kungur nær Perm, hvor krigsfangerne blev brugt som arbejdskraft til at vedligeholde den nyligt færdiggjorte transsibiriske jernbane. Broz blev udvalgt til at være øverstansvarlig for alle lejrens krigsfanger. I løbet af denne periode blev han klar over, at Røde Kors-pakker, der blev sendt til krigsfangerne, blev stjålet af lejrpersonalet. Da han klagede over dette, blev han tæsket og smidt i fængsel. Under Februarrevolutionen brød en folkemængde ind i fængslet og lod Broz vende tilbage til fangelejren. En bolsjevik, som han havde stiftet bekendtskab med under arbejdet på jernbanen, fortalte Broz, at hans søn arbejdede i et bygningsværk i Petrograd, så i juni 1917 vandrede Broz ud af den ubevogtede fangelejr og skjulte sig på et godstog med kurs mod byen, hvor han opholdt sig hos sin vens søn. Journalisten Richard West har antydet, at når Broz valgte at blive i en ubevogtet fangelejr snarere end melde sig til at tjene i de jugoslaviske legioner i den serbiske hær, indikerer det at han forblev loyal overfor det Østrig-Ungarske Rige, og dette underminerer hans senere påstand om, at han og andre kroatiske krigsfanger var begejstrede over udsigten til revolution og så frem til at vælte det kejserrige, der havde hersket over dem.