През октомври 1948 г. Варлимонт е съден пред военен трибунал на Съединените щати във Върховния командващ съдебен процес, част от последвалите Нюрнбергски процеси. Той е осъден на доживотен затвор, отчасти заради неговата отговорност за изготвянето на заповедта за юрисдикцията на Операция Барбароса, която позволява убийството на цивилни граждани под претекст за противодействие на партизанската дейност. Наказанието му е променено на 18 години през 1951 г. Той е освободен през 1954 г.