Após o fracasso do atentado contra a vida de Hitler, em 20 de julho de 1944, Schulenburg foi preso e acusado de traição. Em 23 de outubro de 1944, o Volksgerichtshof condenou-o à morte, e ele foi enforcado em 10 de novembro de 1944, na Prisão de Plötzensee, em Berlim.