Фромм объявил заседание военного суда и тут же приговорил пятерых заговорщиков к смерти. Осужденным было разрешено написать перед казнью короткую записку родственникам. Фромм сделал единственное исключение для генерал-полковника Бека — ему разрешили покончить жизнь самоубийством. Тот два раза выстрелил себе в висок, но ни одна пуля не оказалась смертельной. Тогда фельдфебель из отряда Ремера своим выстрелом избавил генерала от дальнейших страданий. Четверых заговорщиков — генерала Ольбрихта, лейтенанта Хефтена, Клауса фон Штауффенберга и полковника Мерца фон Квирнхайма — начальника общего отдела Штаба сухопутных войск, вывели по одному во двор штаба и расстреляли около кучи песка. Перед последним залпом Штауффенберг успел крикнуть: «Да здравствует святая Германия!» Расстрелянных тут же похоронили. Остальных арестованных передали в руки гестапо.
Сразу после взрыва поведение Гитлера было на удивление спокойным. Уже через час после покушения он встречал на вокзале Растенбурга Бенито Муссолини, главу недавно образованной фашистами на севере Италии республики Сало. Они вместе вернулись в «Волчье логово», где осмотрели все, что осталось от взорванного барака.
Но когда оба диктатора сели пить чай, Гитлера будто прорвало. С пеной у рта он кричал, что уничтожит не только заговорщиков, но и всех, кто был с ними связан, включая членов семей. Он жаждал не просто казни, но мучительных пыток, его враги должны «висеть на крюках, как скот на бойне».
Желание фюрера было законом. За дело взялось гестапо.
21 июля 1944 года в составе отдела IV (гестапо) была образована «особая комиссия 20 июля». Создал ее Генрих Мюллер, введя в комиссию 11 групп с 400 сотрудниками. Аресты начались сразу после покушения. Примерно 700 человек, в том числе помощники основных заговорщиков, были арестованы и препровождены в домашнюю тюрьму гестапо, а также в другие места заключения вокруг Берлина. Допросы шли в основном при главной конторе гестапо на улице Принц-Альбрехтштрассе, 8. Задержанные должны были предстать на нескольких процессах перед народным судом, но в покушении участвовали военнослужащие, и их предполагалось судить имперским военным судом. Надо было как-то решить эту проблему. Гитлер, Гиммлер и командующий вермахтом — генерал-фельдмаршал Вильгельм Кейтель — назначили «суд чести» вермахта, которому предстояло уволить более чем 80 офицеров из вермахта, косвенно участвовавших в перевороте, а в дальнейшем судить генералов и фельдмаршалов. Только затем дело собирались передать в народный суд, который был вправе предъявить обвинение. А этот суд мог решать такие сложные вопросы, как политические правонарушения, измена государству и родине. Его создали в 1934 году после не удовлетворившего нацистов процесса имперского суда в связи с пожаром рейхстага. Законом от 18 апреля 1936 года народный суд отвечал, как первая и последняя инстанция, также и за правонарушения, такие как взяточничество, шпионаж, сопротивление властям, а позже еще за пораженчество.
Под председательством Роланда Фрейслера и при содействии всех средств массовой информации 7 и 8 августа 1944 года в Берлине состоялся инсценированный процесс против заговорщиков.
Судья Фрейслер был старым членом НСДАП и с 1942 года председателем народного суда. Он пользовался дурной славой, отличался человеконенавистничеством и с фанатичным упорством часто приговаривал подозреваемых людей к смертной казни. Под пытками они выдавали все новых участников, круг их ширился, кровь текла рекой. Всего по делу о покушении 20 июля были арестованы более 7000 человек, казнены около 200. Среди репрессированных противников режима были и участники уцелевших групп коммунистического Сопротивления. Мучения подвешенных на огромных крюках жертв снимали на кинопленку, и фюрер часто наслаждался зрелищем кровавой мести.
Весь процесс с самого начала был фарсом: обвинительные акты вручались специально назначенным защитникам незадолго до начала процесса. На пятидесяти последующих процессах были осуждены примерно 110 человек, в том числе адъютанты офицеров и сотрудники нижнего звена. Был арестован также Артур Небе, шеф имперского учреждения уголовной полиции, поддерживавший контакты с заговорщиками. Он обвинялся в участии в государственном перевороте, его приговорили к смерти и казнили в марте 1945 года. О первых судах пресса публиковала подробные сообщения, но позже информировать общественность об этом деле почти прекратили.
Перед народным судом предстали также сотрудники различных гражданских учреждений. Приговоры выносили моментально.
На суде, связанном с событиями 20 июля, только по поводу одного офицера возникли сомнения. За него вступилась широко разветвленная сеть «старой элиты» из дворянства. Это был Карл Герделер, имперский комиссар и богатый промышленник. С давних пор он выступал против экономической политики Гитлера и разрабатывал планы свержения НСДАП. Группа офицеров из консервативных кругов, ранее поддерживавших нацистский режим, куда входили граф Мольтке и Вартенбург, часто собиралась у Герделера и входила скорее в либеральный, чем консервативный круг, так называемое «особое окружение». Эти офицеры поддерживали контакты с отдельными профсоюзными боссами и кое с кем из представителей социал-демократии.
Но прежде чем мстить живым, гестаповцы решили свести счеты с мертвыми. По приказу Генриха Гиммлера трупы заговорщиков, казненных во дворе штаба на улице Бендлер, были выкопаны, сожжены, и пепел развеян по ветру.
Никто из участников восстания не готовил себе убежище на случай провала. Мало кто из них пытался скрыться, да и тех почти всех выдали платные и добровольные осведомители. Попал в руки гестапо и Карл Герделер, уехавший из Лейпцига в маленький городок в Восточной Пруссии за два дня до взрыва в «Волчьем логове». За голову бывшего имперского комиссара пообещали миллион рейхсмарок. 12 августа 1944 года Герделера выдала его знакомая.
Те, кто знал о нацистских методах следствия, старались не даться живыми в руки гестапо. На следующее после взрыва утро Геннинг фон Тресков, один из самых последовательных противников Гитлера, уехал вместе с майором Куном на Восточный фронт в свою 28-ю Егерскую дивизию. Оставив Иоахима Куна в части, генерал Тресков ушел в ближайший лесок и застрелился. А Кун представил дело так, что у властей сначала не возникло подозрений о связи этого самоубийства с событиями 20 июля. Трескова похоронили в его имении в Вартенберге, и только спустя некоторое время опомнившиеся эсэсовцы выкопали и сожгли труп, а пепел развеяли.
Тогда майор Кун решил спасать свою жизнь: 27 июля 1944 года он добровольно сдался в плен под Белостоком наступавшим войскам Красной Армии. Переход Куна на сторону врага был замечен гестаповцами. Майор был заочно приговорен к смерти и за участие в заговоре 20 июля, и за измену.
По свидетельству историков на Гитлера покушались не менее 24 раз, но так и не удалось это сделать.
После путча 20 июля 1944 года Гитлер еще девять месяцев находился у власти. За это время погибло вдвое больше людей, чем за пять военных лет до покушения. Если бы заговор Штауффенберга и его товарищей был удачным, история Второй мировой войны была бы другой. Даже под пытками никто из заговорщиков не раскаялся, все они действовали сознательно и убежденно. В предсмертной записке генерал-полковник Бек написал: «Долг мужчин, которые действительно любят Отечество, — отдать ему все свои силы. Даже если нам не удалось добиться цели, мы можем сказать, что долг выполнили». Примерно то же самое сказал генерал Фридрих Ольбрихт своему приемному сыну накануне путча: «Не знаю, как потомки оценят наш поступок, но уверен, что мы все действовали не ради своих личных интересов. В критической ситуации мы старались сделать все возможное, чтобы уберечь Германию от поражения».