Po anonimowym ujawnieniu kryjówki Peter wraz z pozostałą siódemką, zostali aresztowani przez Gestapo i uwięzieni. 8 sierpnia przewieziono ich do niemieckiego, nazistowskiego obozu przejściowego Westerbork, a 3 września wybrano ich do ostatniego transportu do obozu koncentracyjnego Auschwitz. Po trzydniowej podróży w nieludzkich warunkach, grupa została rozdzielona według płci.
Peter, jego ojciec, Otto Frank i Fritz Pfeffer razem trafili do grupy ludzi wykonujących ciężkie roboty. Peter i Otto Frank byli świadkami wyboru Hermanna van Pelsa do komory gazowej we wrześniu lub październiku 1944 roku.
Ewakuacja obozu rozpoczęła się krótko przed przybyciem Armii Czerwonej i Peter był jednym z wielu, którzy zostali przeniesieni do innych obozów. Otto Frank namawiał Petera do ukrycia się z nim w obozie. Ten odmówił i udał się w jednym z tzw. „marszów śmierci” do obozu koncentracyjnego Mauthausen-Gusen. 25 stycznia 1945 roku Peter został wpisany do rejestru obozu w Mauthausen. Po 4-dniowej kwarantannie 29 stycznia Peter rozpoczął ciężkie prace, w których brał udział do 11 kwietnia 1945, kiedy to został umieszczony w barakach dla chorych.