Państwa Osi zostały pokonane przez aliantów i zakończyła się II wojna światowa. Heß łudził się, że będzie potrzebny i zostanie zwolniony. Planował życie w nowych Niemczech. Wieczorem 10 października 1945 został przywieziony do Norymbergi, gdzie wraz z innymi nazistowskimi funkcjonariuszami wysokiej rangi miał zostać osądzony za zbrodnie wojenne przez Międzynarodowy Trybunał Wojskowy. 16 listopada Heßa skonfrontowano z jego dwiema byłymi sekretarkami: Ingeborg Speer i Hildegard Fath, ale nie przyznał się, że je zna. Kiedy przedstawiono mu dawnych towarzyszy, takich jak Göring, również ich nie rozpoznał. Podczas procesu wielokrotnie odpowiadał na pytania słowami: "Nie wiem. Nie mogę sobie przypomnieć". Wielu psychiatrów próbowało dojść do tego, co się dzieje w jego umyśle. Wśród testów psychiatrycznych, którym poddano Heßa, znalazł się test plam atramentowych Rorschacha. Pokazywano oskarżonemu kroniki filmowe przedstawiające go wraz z innymi przywódcami nazistowskimi, a przy niektórych scenach jego ręce napinały się w widoczny sposób. W celu zbadania Heßa postanowiono skompletować trzyosobowe zespoły z czterech zwycięskich państw: Wielkiej Brytanii, Stanów Zjednoczonych, Związku Radzieckiego i Francji, w skład których miał wchodzić psycholog, lekarz i neurolog. 14 listopada połączona grupa ekspertów przeprowadziła wspólną rozmowę z Heßem. 30 listopada 1945 Trybunał Norymberski rozważał, czy Rudolf Heß jest zdolny stanąć przed sądem. Oskarżenie raportami medycznymi utrzymywało, że tak. W czasie procesu wstał i powiedział, że nie jest niepoczytalny i że wszystko pamięta. Ostatecznie został skazany na karę dożywocia za uczestniczenie we wspólnym spisku (spiskowanie z innymi nazistowskimi przywódcami w celu popełnienia przestępstw) oraz zbrodnie przeciwko pokojowi (planowanie i przygotowywanie wojny agresywnej, uczestnictwo w niemieckiej agresji przeciwko Austrii, Czechosłowacji i Polsce). Stwierdził, że niczego nie żałuje.