Brandt joutui oikeuteen 22 muun natsitohtorin kanssa Nürnbergin oikeudenkäynnissä. Oikeudenkäynti, viralliselta nimeltään "Yhdysvallat vs. Karl Brandt et al.", tunnetaan yleisemmin lääkärioikeudenkäyntinä. Se alkoi 9. joulukuuta 1946. Brandtia syytettiin erikoisesti vastuulliseksi osallistumisestaan vankien jäädytyskokeisiin, malaria- ja kaasukokeisiin ja moniin muihin. Häntä syytettiin myös Aktion T4 -eutanasiaohjelmaan ja SS:n kuulumisesta. Brandt tuomittiin kuolemaan ja hänet hirtettiin Landsbergin vankilassa kesäkuussa 1948.