Leuschner combatté attivamente in quei gruppi di resistenza vicini al sindacato e si mantenne in contatto con il circolo di Kreisau e dal 1939 anche con il gruppo di resistenza, che si raccoglieva attorno a Carl Friedrich Goerdeler. Tuttavia, l'attentato del conte Claus von Stauffenberg nella "tana del Lupo" nella Prussia Orientale del 20 luglio 1944 per uccidere Hitler fallì. Leuschner fu arrestato il 16 agosto 1944 e fu processato davanti al Tribunale del Popolo che lo condannò a morte. La sentenza fu eseguita il 29 settembre 1944 nel carcere di Plötzensee a Berlino.