Ohlendorf avslørte til å begynne med ikke noe om sin tjeneste på østfronten, og var tilbakeholden med å snakke om aktivitetene der. I oktober 1945 utleverte britene ham til amerikansk varetekt for videre forhør, fordi amerikanske okkupasjonsmyndigheter samlet bevis mot SS-offiser Ernst Kaltenbrunner, Heydrichs etterfølger som leder for RSHA. Før oktober var fokus i forhørene hvordan nazistaten var organisert, etter oktober 1945 skiftet fokus til krigen på østfronten og Einsatzgruppenes rolle i holocaust. Han innrømmet at han hadde ledet drapet på rundt sivile, og beskrev i sjokkerende detalj de forskjellige drapsmetodene Einsatzgruppene brukte. I amerikansk varetekt var han svært meddelsom, og ble et viktig vitne for aktoratet i den kommende Nürnbergprosessen. Det var tilsynelatende ikke noen grense for hva han var villig til å fortelle den amerikanske avhørslederen, obersløytnant Brookhart. Ifølge Ohlendorf hadde Wehrmacht og RSHA en hemmelig avtale om hvordan utryddelsene skulle foregå i de erobrede områdene.