I 1942 lå han i dekning ved Kongsvinger og planla flukt til Sverige, men ble arrestert (trolig etter å ha blitt angitt) kort tid før den planlagte grensekrysningen. Han ble internert på Grini 4. august 1942, og deportert til Sachsenhausen 29. januar 1944. Fraenkl ble overført til Auschwitz og utsatt for medisinske eksperimenter. Han ble etterlatt i Auschwitz da tyske styrker flyktet fra fremrykkende sovjetiske styrker i slutten av januar 1945. Etter frigjøringen av Auschwitz gikk han til fots til Kraków, der han søkte tilflukt i et kloster. Fraenkl var én av de 30 jødene som hadde blitt deportert fra Norge under andre verdenskrig og som overlevde. Foreldrene hans døde i Auschwitz.