7月21日、東部戦線のトレスコウ少将は、ソ連軍との最前線付近で手榴弾を爆発させ自決。西部戦線のシュテュルプナーゲル大将も自決を図ったが失敗し、病院に収容されて治療後逮捕された。21日を境に、陰謀に加担したとみられる者が逮捕され、ゲシュタポの厳しい訊問と拷問を受けた。逮捕者数は容疑者と親類縁者、逃走幇助者など連座拘束を含めて600-700人とされる（また、この機会に乗じ、日頃から反ナチスの言動で知られた人々も逮捕され、その数は約7,000人とされる）。軍関係の容疑者たちは国防軍最高司令部に設けられた形式的な名誉法廷で軍籍を剥奪された後、ヒトラーが「我々のヴィシンスキー」と呼んだ民族裁判所長官ローラント・フライスラーによる形式的な見せしめ裁判にかけられた。8月7日から始まった裁判では、まずヴィッツレーヴェン、ヘプナー、ハーゼ、シュティーフら8人が起訴され、翌8日、死刑判決が下るとその数時間後には、ベルリン北西部プレッツェンゼー刑務所（Gedenkstätte Plötzensee）の処刑場で、ピアノ線で吊るされ、時間をかけて絞殺する残虐な方法で絞首刑にされた。その処刑の模様は映像に記録され、ヒトラーの鑑賞に供された。処刑の映像を彼は楽しんで鑑賞したという説もあるが、側近達の回想では鑑賞を拒否したとされている。その後、ヘルドルフ、シュテュルプナーゲル、フェルギーベル、ホーファッカー、ゲルデラー、ネーベ、カナリス、オスター、ボンヘッファーら約200人が次々に処刑された。フライスラーの裁判は苛烈を極めた。例えば死刑となったルートヴィヒ・フォン・レオンロート少佐は、事件の決行前にヘルマン・ヴェールレ神父にキリスト教における懺悔をしていた。ゲシュタポの拷問によりレオンロートが懺悔のことを自白したため、ヴェールレは証人として人民法廷に立たされたが、フライスラーは事前に暗殺計画を知りながら通報を怠ったという理由でヴェールレを共犯と見なし、ヴェールレにも死刑判決を下した。1945年2月3日、裁判長フライスラーはフォン・シュラーブレンドルフの裁判中、アメリカ軍の空襲で死んたが、その後も裁判と処刑は継続され、ドイツの敗戦直前まで続いた。一方、フロム上級大将はシュタウフェンベルクらを勝手に処刑した事が口封じだと見なされて逮捕され、事件当日の態度が優柔不断で陰謀に断固抵抗せず、臆病であるとして1945年3月12日に銃殺された。処刑映像は見せしめと警告の目的で陸軍士官学校で上映されたが、士官候補生たちから強い批判を受けて、ヒトラーは敗戦までに全面破棄を厳命したため、現在も発見されていない。なお、人民裁判所での裁判の映像は現存しており、動画サイトでも閲覧可能である。
秀頼の子の国松は潜伏している所を捕らえられて処刑、また娘の天秀尼は僧籍に入ることで助命された。豊国社は廃絶され、家康の指示で大仏の鎮守にするために方広寺大仏殿の裏手に遷された。大阪城に残された豊臣家の財宝は、家康の指示で、1か月余りにわたりくまなく捜索され、焼けた倉庫跡から金1万8000枚、銀2万4000枚を発見しすべて回収した。長宗我部盛親はじめ残党の追尾は10年以上に亘って行われた（徳川幕府転覆を企てた由井正雪の片腕とされた丸橋忠弥は長宗我部盛澄といい盛親の側室の次男という）。盛親以外には、細川興秋は父・細川忠興から自刃を命じられ、増田長盛は盛次の罪を背負う形で配流先の岩槻で、また古田重然は豊臣に内通したという疑いから自刃した。明石全登の行方は定かではないが、その息子・明石小三郎は寛永10年（1633年）に薩摩で捕まっている。家康は畿内の寺社などに対して落人やその預物の探索を命じており、この背景には有力武将に止まらず、下々の武将までも捕縛し、豊臣方に与した者を許さないという強い意思を内外に知らしめようとしたといえる。その一方で、仙台藩では、捕虜となった長宗我部盛親の姉妹の子である柴田朝意（父は長宗我部家臣の佐竹親直）が仙台藩の奉行になったり、信繁の子の真田守信が仙台藩重臣片倉重長に匿われて、後に仙台藩に仕官したりしており、実際の残党狩りは藩により温度差が生じている。また、旧室町幕府幕臣であった真木島昭光がかつての同僚である細川忠興らの嘆願で助命されるなど、特別な事情で処刑を免れた事例もあった。また秀頼に内通したとして、福島正則の弟で大和国宇陀松山藩主の福島高晴が改易となった。蝦夷松前藩では、松前由広が内通の疑いで父・松前慶広の命令で斬られた。織田有楽の嫡男とみられた織田頼長は、豊臣軍の武将として徳川軍と戦ったため、有楽は所領を相続させず、頼長の弟2人に分与した。毛利輝元の密命で豊臣軍に加わった内藤元盛は戦後、徳川軍に捕縛されたが、毛利家は無関係だと主張し、自刃した。輝元は、内藤元盛の子2人を斬り、孫を幽閉して、いったん内藤家は断絶となったが、元盛の曾孫の代になって毛利家の家臣として復活を許された。戦後、大坂城には松平忠明が移り、街の復興にあたった。復興が一段落すると忠明は大和郡山に移封され、以降大坂は将軍家直轄となった。幕府は大坂城の跡地に新たな大坂城を築き、西国支配の拠点の一つとした。一方、松平忠輝は総大将を務める天王寺合戦で遅参したことが理由の一つとなり、翌年に改易となった。松平忠直は、大坂城一番乗りの褒賞が大坂城や新しい領地でもなく「初花肩衝」と従三位参議左近衛権中将への昇進のみであったことを不満としており、後に乱行の末改易となった。戦後に新しい領地が幕府より与えられた例としては、伊達秀宗（伊達政宗の長男）に伊予国宇和島藩10万石、前田利孝（前田利家の5男）に上野国七日市藩1万石、織田信雄に大和国宇陀松山藩5万石が与えられ、蜂須賀至鎮には淡路国8万石が加増され、井伊直孝と藤堂高虎には、それぞれ5万石が加増され、水野勝成には三河国刈谷藩3万石から大和国郡山藩6万石へ加増転封となった。この戦いを境に応仁の乱より断続的に続いていた大規模な戦闘が終焉した。これを元和偃武と言う。