Operation Valkyrie
1944年7月20日、弟クラウスは東プロイセン・ラステンブルクにある総統大本営「ヴォルフスシャンツェ」の会議室に爆弾を仕掛けてヒトラー暗殺未遂事件を起こした。クラウスは爆弾を仕掛けた後、すぐにヴォルフスシャンツェを離れ、ベルリン・ベントラー街（国防省）の中にある国内予備軍司令部に戻り、ヴァルキューレ作戦を利用してのクーデターを開始した。ベルトルトもクラウスの反乱を助けるためベントラー街に駆けつけたが、7月20日23時前、クラウスとともにフリードリヒ・フロム上級大将らベントラー街内の反クーデター派によって拘束された。クラウスやフリードリヒ・オルブリヒト大将などクーデターの中心人物である高級将校はただちにフロムの即決軍法会議にかけられ、7月21日に入ったばかりの時刻に銃殺刑に処せられた。フロムはその後ベルトルトら補佐役の者たちの銃殺も予定していたが、その前に国家保安本部長官エルンスト・カルテンブルンナー親衛隊大将がゲシュタポを引き連れてベントラー街に到着し、銃殺をやめるようフロムに指示したため、この場での銃殺は免れた。