敗色濃厚な1945年1月の時点でもなお、グライムはヒトラーへの忠誠心を失っていなかった。「総統を信じたことは……間違いだったかもしれない、だがなお彼を信じている。私は裏切り者にはなれない。私には出来ない！」と記している。敗戦直前の1945年4月23日に空軍総司令官ヘルマン・ゲーリングがヒトラーにより一切の権限を剥奪されたのち、グライムは近しい関係にあった女性飛行士ハンナ・ライチュと共に、ソ連軍の重包囲下にあるベルリンに、対空砲火で負傷しながらもシュトルヒ偵察機で駆けつけた。ヒトラーはグライムの忠誠心に感激し、その場でゲーリングの後任としての空軍総司令官に任命するとともに、彼を元帥に列した。これに対しグライムは「総統とそのお力に非常に励まされました」と答えた。グライムはヒトラーとともに総統防空壕に残ることを希望したが、ヒトラーはグライムに対して、ベルリンを脱出して新・空軍総司令官としての職責を果たすように命じた。なお、ヒトラーの遺書の中でも、グライムの名は空軍総司令官として挙げられている。