23 червня 1941 року, на другий день після нападу Німеччини на СРСР, Кирило Мерецков був заарештований. Його тривалий час допитували та катували. Утримувався в Лефортовській тюрмі. Його звинувачували у військовій змові разом з Г. М. Штерном, пізніше з Д. Г. Павловим та іншими. У критичний момент війни (вересень 1941) Кирило Панасович був відпущений. Вже тоді Йосип Сталін відчував гостру нестачу військових кадрів. Вважається, що Мерецков був відпущений за розпорядженням Сталіна, що найбільш ймовірно, проте документальних підтверджень цьому не знайдено.