1944年7月20日のヒトラー暗殺未遂事件の翌日、オスターは逮捕された。計画成功の暁には、オスターは軍事裁判所総裁への就任が予定されていた。ドイツ降伏直前の1945年4月、ディートリヒ・ボンヘッファー、カナリスと共に収容先のフロッセンビュルク強制収容所で死刑判決を受け、翌日絞首刑となった。処刑の際、親衛隊員はオスターらを嘲るため全裸にして絞首台に向かわせた。