На 20 юли 1944 г. Варлимонт е ранен по време на бомбеният атентат срещу Хитлер в сградата за брифинг в Растенбург. Той претърпява леко сътресение на мозъка. По-късно през деня той телефонира на маршал Гюнтер фон Клуге и го убеждава, че Хитлер е жив. Това кара Клуге да не продължи с преврата срещу Хитлер. Въпреки че Варлимонт е ранен покрай Хитлер, той е погрешно възприеман като вероятно замесен в антихитлерската конспирация. Независимо от това, той закъснява да получи специалната значка за раните си от 20 юли, която е присъдена само на няколкото ранени или убити при експлозията на 20 юли.