К 1943 попал под подозрение в работе против правящего режима Третьего рейха и провёл одну ночь под арестом. Тем не менее, в связи с его аристократическим статусом и связям, он был освобождён. Был одним из основного круга заговорщиков против А. Гитлера и активно участвуют в планировании операции «Валькирия». Он был предназначен заговорщиками возглавить министерство внутренних дел после успешного свержения. 20 июля 1944 года был арестован в штабе заговорщиков. 10 августа 1944 был осуждён Народной судебной палатой. В ходе судебного разбирательства вёл себя мужественно и не потерял самообладания, например, когда Р. Фрейслер, который на протяжении всего разбирательства называл его «"негодяй Шуленбург"», случайно назвал его по наследственный титул «"граф Шуленбург"», прервал его, сказав шутливо «"негодяй Шуленбург, пожалуйста!"». Был приговорён к смерти и казнён через повешение в тюрьме Плетцензее в день вынесения приговора.