We wrześniu 1939 von Witzleben dowodził 1 Armią strzegącą zachodniej granicy Niemiec. W kampanii francuskiej 1940 roku armia ta działała w ramach Grupy Armii „C”, której zadaniem było przełamanie linii Maginota. Po sukcesie tej operacji, odznaczony Krzyżem Rycerskim i awansowany na feldmarszałka 19 lipca 1940. W 1941 mianowany naczelnym dowódcą wojsk niemieckich na Zachodzie, jednak na początku 1942 ustąpił ze stanowiska ze względu na problemy zdrowotne. Brał udział w przygotowaniach do zamachu 20 lipca. W związku z tym został zatrzymany przez Gestapo, wydalony z Wehrmachtu i 7 sierpnia postawiony przed Trybunałem Ludowym (Volksgerichtshof) pod przewodnictwem sędziego Rolanda Freislera, zaprzysięgłego zwolennika nazizmu, który skazał go na śmierć. Celem upokorzenia von Witzlebena, przed wprowadzeniem na salę sądową pozbawiono go paska i szelek od spodni, przez co składając wyjaśnienia przed sądem musiał przytrzymywać sobie rękami spodnie (co widać na zdjęciu obok). Wyrok wykonano 8 sierpnia 1944 w więzieniu Plötzensee, poprzez powieszenie na strunie fortepianowej.