В 1941 году Карбышев в бессознательном состоянии попал в плен.
Он неоднократно получал от администрации концлагеря предложение сотрудничать, однако все способы давления (психологические и физические) не давали результата. Карбышев на соглашался на сотрудничество и стойко преодолевал все тяготы и пытки концлагеря.
В ночь на 18 февраля 1945 года в концлагере Маутхаузен (Австрия) был после зверских пыток облит водой на морозе и погиб. Тело Д.М. Карбышева было сожжено в печах Маутхаузена.
О мученической смерти генерала рассказал майор канадской армии Седдон де Сент-Клер после освобождения из концлагеря в 1945 году: "Я считаю своим священным долгом беспристрастно засвидетельствовать все, что я знаю о генерале Карбышеве. Я выполню этим свой маленький долг перед памятью большого человека".