In contemporanea alla costituzione del Tribunale internazionale per l'Estremo Oriente gli Alleati presero in custodia migliaia di ufficiali e funzionari giapponesi che avevano commesso atrocità, per essere giudicati da corti nazionali. Venuti a conoscenza dei massacri a Celebes, gli statunitensi trattennero Ōsugi a Makassar, fu messo agli arresti e formalmente accusato: il suo codice d'internamento era ISN 51J-127851. Tutti i testimoni giapponesi furono interrogati separatamente a Kendari nell'aprile 1946, mentre Ōsugi sostenne un interrogatorio a maggio, sulla nave che lo stava portando a Manila per il processo. La notizia del dibattimento apparve sui giornali, con i nomi di alcuni dei sottoposti del viceammiraglio che avevano eseguito le esecuzioni. Il processo fu inaugurato nel luglio 1946 e durò sino alla fine di ottobre; alla sbarra degli imputati, oltre Ōsugi, sedettero il capitano Taniguchi, il sottenente di vascello Toshio Mitani, i guardiamarina Yoshitake o Toshitake Ogawa e Isokichi Yamamoto, il graduato Tooru Tanaka e Sazae Chuma per il massacro del novembre 1944. Per quello del 1945 erano presenti Toyoaki Inagaki, Yoshiyuki Nakamura e Kohei Nakao. Durante il dibattito diversi degli ufficiali dello stato maggiore della 23ª Forza da presidio speciale testimoniarono contro il loro comandante. Alla conclusione del processo, il 31 ottobre 1946, Ōsugi fu riconosciuto colpevole dell'uccisione dei tredici aviatori; fu condannato all'ergastolo e ai lavori forzati nella prigione di Sugamo, a Tokyo, dove fu rapidamente trasferito. Il 10 dicembre fu collocato nella lista degli ufficiali a riposo.