W czasie kampanii wrześniowej 1939 służył w Sztabie Frontu Północnego na stanowisku oficera Oddziału IV. Po agresji ZSRR na Polskę w nieznanych okolicznościach dostał się do niewoli sowieckiej. Od 6 grudnia 1939 był przetrzymywany w obozie jenieckim w Kozielsku. Między 3 a 5 kwietnia 1940 przekazano go do dyspozycji naczelnika Zarządu NKWD Obwodu Smoleńskiego – lista wywózkowa bez numeru z 2 kwietnia 1940. Między 4 a 7 kwietnia 1940 został zamordowany w Katyniu przez funkcjonariuszy Obwodowego Zarządu NKWD w Smoleńsku oraz pracowników NKWD przybyłych z Moskwy na mocy decyzji Biura Politycznego KC WKP(b) z 5 marca 1940. Ofiary tej zbrodni grzebano potajemnie w bezimiennych mogiłach zbiorowych, gdzie od 28 lipca 2000 mieści się oficjalnie Polski Cmentarz Wojenny w Katyniu. W Lesie Katyńskim prowadzone były ekshumacje i prace archeologiczne. W 1943 jego ciało zidentyfikowano podczas ekshumacji nadzorowanych przez Niemców pod numerem 2283 – wskazany jako Borkowski Piotr (raport dzienny z 16 maja 1943). Przy zwłokach Piotra Dunin-Borkowskiego zostały odnalezione: list, karta szczepień 611, kwit depozytowy oraz orzełek od munduru.