Etter andre verdenskrigs slutt reiste han til London og avla full rapport om den polske undergrunnsbevegelsens virksomhet til den polske militære etterretning ved general Tadeusz Pełczyński. General Pełczyński hemmeligstemplet rapporten av ukjent grunn, og den ble offentlig kjent først etter 30 år. Pilecki og andre i bevegelsen fikk ingen offentlig anerkjennelse for sin innsats, og historien om motstandsbevegelsen ble forvrengt av kommunistene. Han reiste desillusjonert hjem til Polen sent på høsten 1945. Han ble arrestert av det hemmelige politiet som anså ham som «fiende av den polske folkerepublikken». Han ble dømt som imperialistisk spion og henrettet 25. mai 1948 i Warszawa.