Ab dem 9. Mai 1944 führte er die 50. Infanterie-Division bei den Rückzugskämpfen auf die rumänische Grenze. Am 18. Juli 1944 wurde Pfuhlstein verwundet. Ab 9. August 1944 erhielt er ein neues Kommando in Hohenstein/Ortelsburg in Ostpreußen, um Verteidigungsgräben anlegen zu lassen. Dort wurde er am 1. September 1944 im Nachgang des Attentats vom 20. Juli 1944 wegen Hochverrats verhaftet und in Berlin im Kerker des Reichssicherheitshauptamt inhaftiert und verhört.