Ohlendorf ble sommeren 1947 tiltalt for krigsforbrytelser, forbrytelser mot menneskeheten, og medlemskap i SS og SD. Han var hovedtiltalt i Einsatzgruppenprosessen; det offisielle navnet var Saken begynte 15. september 1947, og ble ført i tinghuset i Nürnberg. Dommer Michael Musmanno, aktor Benjamin Ferencz og hovedtiltalte Otto Ohlendorf var de sentrale personene i rettssaken. Ohlendorf var den ubestridte lederen blant de tiltalte og blant annet signaliserte han med ansiktsuttrykk og kroppsspråk når de andre skulle svare ja eller nei under kryssforhør. Ohlendorf var jurist og representerte seg selv i prosessen selv om hans offisielle forsvarer var Rudolf Aschenauer.