Первым делом его сковали цепями по рукам и ногам и оставили в таком состоянии на весьма продолжительный период. Это лишь в первое время укрепляет стремление бороться, а потом ведет к тяжелой депрессии. Как и остальные узники, Шлабрендорф жил впроголодь и мог быть вызван на допрос в любое время дня и ночи. Допросы зачастую продолжались много часов. Шлабрендорф неустанно повторял, что ничего не знал ни о заговоре, ни о его участниках. Следствие зашло в тупик. Гестапо нужно было не столько признание Шлабрендорфа о его собственном участии, сколько информация о других заговорщиках.
По словам Шлабрендорфа, меры третьей степени и пытки усиливались с ростом разочарования допрашивающих: долгие периоды ожидания в приемной перед вызовом к следователю, разная техника допроса, быстро сменяющие друг друга. За оскорблениями и побоями следовали спокойная беседа, затем призывы к чести и совести, разговоры о присяге, потом снова оскорбления… Все это было рассчитано на уничтожение воли к сопротивлению. Комиссар часто бил Шлабрендорфа по лицу, но что было стократ хуже — он позволял этим заниматься своей секретарше, двадцатилетней девице, которая получала явное удовольствие, нанося удары закованному в кандалы и наручники беспомощному человеку, и даже часто плевала на него. Шлабрендорф держался стойко и приводил следователей в еще большую ярость, спокойно указывая на незаконность их действий.
Однажды ночью Шлабрендорфу пригрозили пытками, если он будет продолжать упорствовать, но он не сдался. Пытал его сам Хабекер вместе с секретаршей. Вначале сковывали руки наручниками за спиной, после чего пальцы поочередно вставляли в специальный аппарат, который загонял шипы в кончики пальцев.
Затем аналогичным устройством зажимались его ноги и бедра, а его самого привязывали к специальному каркасу, наподобие кровати, накрывали голову одеялом и при помощи винтов загоняли в нижние конечности острые зубцы. А далее — средневековое растяжение на раме, которая позволяла растягивать привязанное тело либо постепенно, либо болезненными рывками. Вслед за этим — избиение жертвы тяжелыми битами, так что его тело, связанное в наклонном положении, постоянно падало вперед всей своей тяжестью на голову и лицо. Комиссар сам руководил пытками и откровенно наслаждался зрелищем. Все эти методы были направлены не только на причинение сильной боли допрашиваемым, но и на достижение максимально возможных их унижений.
Пытки закончились только после того, как Шлабрендорф потерял сознание. Когда его волокли в камеру, даже охранники пришли в ужас. Его бросили на кровать. Одежда и нижнее белье, превратившиеся в лохмотья, были пропитаны кровью. Шлабрендорф был силен физически, но все же на следующий день не смог подняться из-за сердечного приступа. Ему дали немного прийти в себя, после чего пытки возобновились.
Шлабрендорф знал, что другие заключенные подвергаются такому же обращению. Впоследствии он писал: «Мы все обнаруживали, что человек способен выдержать куда более сильную боль, чем он мог себе представить. Те из нас, кто никогда не молился, научились этому в застенках и почувствовали, что молитва, и только молитва может дать утешение в таких нечеловеческих условиях и добавить выносливости. Мы также убедились, что благодаря молитвам наших друзей и родственников в нас вливаются потоки силы».
Когда комиссар пригрозил Шлабрендорфу еще более зверскими пытками, тот начал готовиться к самоубийству. Затем он неожиданно придумал, как можно сделать признание, представившееся ему совершенно безопасным. Он же мог безбоязненно сказать, что его друг Тресков «намеревался оказать давление на Гитлера, чтобы вынудить того уйти с поста верховного главнокомандующего вооруженными силами, уступив его одному из фельдмаршалов»! Невероятно, но это признание удовлетворило гестапо. Следователи в собственных глазах оказались победителями, и Шлабрендорфа избавили от дальнейших пыток. Позднее ему сообщили, что он был признан виновным по четырем пунктам обвинения. Будучи христианином, барристером, офицером и аристократом, он вел крайне подозрительную деятельность. Его формально уволили из армии на суде чести, проведенном в его отсутствие под председательством Кейтеля.
Самую удивительную и противоречивую реакцию на гестаповские методы проявил Герделер. Как утверждает его биограф Герхард Риттер, «он был убежден, что полиция все равно вырвет у него правду, и с самого начала решил ей помогать». По словам Кальтенбруннера, исчерпывающие показания Герделера и его «точная информация» оказались чрезвычайно ценными. Его ставили в пример другим заключенным как человека, чье образцовое поведение при допросах заслуживает высочайшей похвалы.