Został aresztowany przez gestapo 10 kwietnia 1940 roku i 6 maja tego roku został wywieziony do obozu koncentracyjnego Dachau. Zachował się jego list do żony, opatrzony datą 26 czerwca 1940 roku, w którym pisze, że mieszka w Dachau w bloku 5 w izbie A i ma numer 8168. Tego dnia na apelu został wyselekcjonowany spośród więźniów przez komendanta obozu, wespół z innymi więźniami z okolic Poddębic, został przewieziony do obozu koncentracyjnego Mauthausen-Gusen. W dniu 4 lipca 1940 roku zakwaterowano go w podobozie Gusen, oddalonym od Mauthausen o 5 km. Przydzielono mu blok 10 izbę B. Tomasz Brzeziński pracował w komandzie steintragerów. 68-letni senator nosił na barkach kamienne bloki z kamieniołomu oddalonego od obozu o jeden kilometr. Zginął 11 sierpnia 1940 roku, według oficjalnego raportu, z powodu ropowicy prawego podudzia i ogólnego zakażenia krwi. Jednak według relacji naocznego świadka Tomasz Brzeziński pracował przy nasypie kolejowym łączącym Gusen z Mauthausen. Został uderzony łopatą w szczękę przez komendanta obozu Gusen SS-Hauptsturmführera Karla Chmielewskiego i po kilku dniach zmarł w bloku 6.
Upamiętnienie W 1999 roku odsłonięto tablicę pamiątkową w Senacie Rzeczypospolitej Polskiej poświęconą martyrologii polskich senatorów.