Дмитрию Михайловичу предлагают для возвращения в Москву выделить транспорт и личную охрану, однако, он отказывается, предпочтя отступать вместе с частями Красной Армии. Попав в окружение и попытавшись выбраться из него, Карбышев был тяжёло контужен в ожесточённом бою (близ Днепра, в Могилевской области), и в бессознательном состоянии пленён немцами.
С этого момента начинается трёхлетняя история карбышевского пленения, его скитания по нацистским лагерям.
В гитлеровской Германии Карбышева хорошо знали: уже в 1940 году IV управление РСХА Имперского управления безопасности открыло по нему специальное досье. Досье имело особую пометку и проходило по категории учета «IV D 3-а», что означало, - помимо наблюдения за деятельностью, - применять особое обращение в случае захвата в плен.
Свой лагерный «путь» он начал в польском городе Остров-Мазовецкий, куда его отправили в распределительный лагерь. Вскоре Карбышева отправляет в лагерь польского местечка Замостье, Дмитрия Михайловича поселяют в барак №11 (позже прозванный генеральским). Расчёт немцев на то, что после лишений лагерной жизни, Карбышев согласится сотрудничать с ними, не оправдался, и весной 1942 года Карбышева перевели в офицерский концентрационный лагерь города Хаммельбург (Бавария). Этот лагерь, состоящий сугубо из контингента советских пленных офицеров и генералов, был особенным, - в задачу его руководства входило любыми методами склонять заключённых к сотрудничеству с нацистской Германией. Именно поэтому в его атмосфере соблюдались некие нормы законности и гуманного обращения. На Дмитрия Карбышева впрочем эти методы не действовали, именно здесь родился его девиз: «Нет большей победы, чем победа над собой! Главное - не пасть на колени перед врагом».
С 1943 года «профилактическую работу» с Карбышевым ведёт бывший офицер царской русской армии Пелит (примечательно, что этот Пелит когда-то служил вместе с Дмитрием Михайловичем в Бресте). Полковника Пелита предупредили, что русский военный инженер представляет для Германии особый интерес, соответственно, нужно приложить все усилия для привлечения его на сторону нацистов.
Тонкий психолог Пелит взялся за дело с основанием: играя роль бывалого вояки, далёкого от политики, расписывал Карбышеву все преимущества перехода на немецкую сторону (фантастические по своей сути). Дмитрий Михайлович, однако, сразу раскусил хитрость Пелита и стоял на своём: Родину не предаю.
Гестаповское командование принимает решение использовать несколько другую тактику. Дмитрия Карбышева вывозят в Берлин, где ему организовывают встречу с Гейнцем Раубенгеймером, известным немецким профессором и знатоком фортификационной инженерии. В обмен на сотрудничество он предлагает Карбышеву условия для работы и проживания на территории Германии, делавшие бы его практически свободным человеком. Ответ Дмитрия Михайловича был исчерпывающ: «Мои убеждения не выпадают вместе с зубами от недостатка витаминов в лагерном рационе. Я солдат и остаюсь верен своему долгу. А он запрещает мне работать на ту страну, которая находится в состоянии войны с моей Родиной».
После такого твёрдого отказа вновь меняется тактика по отношению к советскому генералу-военнопленному – Карбышева отправляют в концентрационный лагерь Флоссенбюрг, лагерь знаменитый своими каторжными работами и поистине бесчеловечными условиями по отношению к заключённым. Шестимесячное пребывание Дмитрия Карбышева в аду Флоссенбюрга закончилось его переводом в нюрнбергскую гестаповскую тюрьму. После которой мрачной каруселью закружились лагеря, куда определяют Карбышева. Освенцим, Заксенхаузен, Маутхаузен – эти поистине кошмарные лагеря смерти, через которые пришлось пройти и Карбышеву и в которых, несмотря на нечеловеческие условия существования, он до последних своих дней оставался волевым и несгибаемым человеком.
Погиб Дмитрий Михайлович Карбышев в австрийском концлагере Маутхаузен: замерз, будучи облит водой на морозе. Погиб героически и мученически, так и не предав свою советскую Родину.
