Dönitz wurde zusammen mit anderen hohen Wehrmachtangehörigen und Vertretern der NSDAP-Hierarchie im Kriegsgefangenenlager Nr. 32 (Camp Ashcan) im luxemburgischen Bad Mondorf interniert. Im Oktober 1945 wurde er dem Internationalen Militärgerichtshof in Nürnberg überstellt und angeklagt. Die Verteidigung übernahm der ehemalige Flottenrichter Otto Kranzbühler. Der 38-Jährige hatte vor seinem Eintritt in die Reichsmarine im Jahr 1934 Jura studiert und wurde auf Dönitz’ Wunsch zu seinem Verteidiger berufen. Er wurde während des Prozesses von Hans Meckel, dem ehemaligen Kommandanten von "U 19" unterstützt. Bei der Suche nach Akten halfen den beiden Kurt Aßmann, der bis 1943 das Marinearchiv (die Kriegswissenschaftliche Abteilung der Marine) geleitet hatte und Eberhard Weichold, der mehrfach im Oberkommando der Marine gedient hatte und Meckel bei der Ermittlung entlastenden Materials behilflich war. Kranzbühlers Team, das nach Meckels Ansicht von britischer Seite „fair unterstützt“ wurde, erreichte für Dönitz Freisprüche in einem von drei Anklagepunkten. Dönitz wurde nicht nach Anklagepunkt IV "Verbrechen gegen die Menschlichkeit" angeklagt. Hinsichtlich des Anklagepunkts I wurde festgestellt, dass Dönitz aufgrund seiner Dienststellung nicht an der "Verschwörung zur Durchführung eines Angriffskrieges" beteiligt gewesen war. Hinsichtlich der Anklagepunkte II "Verbrechen gegen den Frieden" und III "Verbrechen gegen das Kriegsrecht" erfolgte eine Verurteilung.