Phiên tòa xử Thälmann – điều ông nói rằng ông rất mong đợi – đã không bao giờ diễn ra. Diễn giải của Thälmann đó là hai luật sư biện hộ của ông, đều là đảng viên Quốc xã, đã kết luận là ông dự định sử dụng phiên tòa để làm nơi để kêu gọi công chúng quốc tế và phản đối Hitler, và báo lại điều này cho tòa. Hơn nữa, Thälmann cho rằng sau sự thất bại của phiên tòa xử Georgi Dimitrov vì tội đồng lõa trong Vụ hỏa hoạn tòa nhà Quốc hội Đức, chế độ Quốc xã sẽ không cho phép bất kỳ khả năng nào khác để làm họ xấu hổ trong phòng xử án.

Vào sinh nhật lần thứ 50 của ông tháng 4 năm 1936 Thälmann nhận được rất nhiều lời chúc mừng từ khắp thế giới, trong đó có Maxim Gorky và Heinrich Mann. Cũng trong năm đó cuộc Nội chiến Tây Ban Nha bùng nổ, và hai đơn vị của Lữ đoàn Quốc tế được đặt theo tên ông.

Thälmann đã trải qua 11 năm biệt giam. Tháng 4 năm 1944 ông bị chuyển từ nhà từ Bautzen đến Trại tập trung Buchenwald, tại đó vào ngày 18 tháng 8, theo mệnh lệnh của Hitler, ông bị bắn và xác của ông bị hỏa thiêu ngay sau đó. Sau đó, chính quyền Quốc xã thông báo ông cùng với Rudolf Breitscheid đã chết trong một cuộc thả bom của quân đội Đồng minh vào ngày 23 tháng 8.