В плену содержался отдельно от остальных пленных летчиков в относительно комфортных условиях, был перевезен в Синьцзинь, где допрашивался в штабе Квантунской армии. Репатриирован при обмене пленными 27 сентября.
Комиссией по опросу пленных предложено предать суду
Сведения о следующих трех годах жизни Дмитрия Гусарова в документах военных архивов по вполне понятным причинам крайне отрывочны. Согласно записи в учетно-послужной карточке 29.02.40 заключенный Гусаров приказом № 0158 ЗабВО был назначен штурманом эскадрильи 9 ПАП. Сведений об отмене этого назначения нет, однако вскоре в учетной карточке появляется абсурдная запись – «24.9.39 г. не вернулся из боя в МНР».
Затем следы Дмитрия Гусарова теряются. Однако в сведениях о потерях 804-го стрелкового полка 229-й стрелковой дивизии обнаруживается запись о красноармейце огнеметчике Дмитрии Сергеевиче Гусарове, «прибывшем из п/я 329 «Б», г. Тамбов» (при формировании дивизии в нее поступило около 2000 человек рядового состава после досрочного освобождения из мест заключения) и пропавшем без вести 20 августа 1942 г. в междуречье Дона и Чира, на подступах к Сталинграду. Дивизия вступила в бой 23 июля, безуспешно пыталась наступать на станицу Нижне-Чирскую, с 25-го отражала немецкие атаки, постепенно отходя на Чир и далее на Дон, 31-го отбросила немцев за Чир, но к 8 августа попала в окружение. В течение еще недели 229-я дивизия вела бои в окружении в районе Евсеев, Майоровский, Плесистовский, 16 августа связь с ней была потеряна. Около 500–700 окруженцев сумели прорваться на левый берег Дона, остальные погибли или попали в плен. Остатки личного состава были переданы 224-й стрелковой дивизии.[170]
Именные списки потерь дивизии составлялись в ноябре 1942 года «на основании писем, пришедших в адрес погибших и пропавших без вести военнослужащих дивизии, так как других учетных документов личного состава в дивизии не сохранилось». Все военнослужащие 804-го полка в этих списках отмечены как пропавшие без вести 20 августа 1942 года. Так Дмитрий Гусаров пропал без вести во второй раз.