Etter andre verdenskrigs slutt, i august 1945, ble Warlimont satt i krigsfangeleiren Camp Ashcan i Bad Mondorf i Luxembourg, og senere stilt for retten i Overkommandoprosessen under Nürnbergprosessene. Han ble dømt til livstid i fengsel for forbrytelser mot menneskeheten, men løslatt allerede i 1954.