W 1947 roku został aresztowany przez władze komunistyczne. Oskarżono go o działalność wywiadowczą na rzecz polskiego rządu na emigracji. W areszcie był torturowany przez funkcjonariuszy SB. W marcu 1948 skazano go na karę śmierci. Wyrok wykonano dwa miesiące później.
Rotmistrz Witold Pilecki został pośmiertnie odznaczony Krzyżem Komandorskim Orderu Odrodzenia Polski oraz Orderem Orła Białego.
