Pod koniec wojny Carl Diem odwiedzał wojska niemieckie na froncie, gdzie prowadził wykłady dla żołnierzy Wehrmachtu. W 1944 roku wstąpił dobrowolnie do Volkssturmu. 19 marca 1945 roku wygłosił przed członkami Volkssturmu płomienną mowę, zagrzewającą do ostatniej walki.
Działalność Carla Diema w nazistowskich Niemczech wzbudza wiele wątpliwości odnośnie do jego postawy wobec nazizmu i zbrodni reżimu – prowadzoną debatę nazwano „Diem-Debatte”.
Po wojnie Carl Diem złożył deklarację, że nigdy nie był członkiem NSDAP, co umożliwiło mu kontynuację kariery.
W 1945 roku został kierownikiem instytutu wychowania fizycznego i higieny szkolnej (niem. Institut für körperliche Erziehung und Schulhygiene) na Uniwersytecie Humboldtów. Był również konsultantem ds. sportu rządu niemieckiego.
W 1947 roku Carl Diem został pierwszym rektorem Deutsche Sporthochschule Köln – uczelni sportowej założonej z inicjatywy władz brytyjskiej strefy okupacyjnej w powojennych Niemczech. W 1949 roku wraz z żoną Liselott napisał autobiografię „Ein Leben für den Sport” (pol. „Życie dla sportu”).
Zmarł 17 grudnia 1962 roku w Kolonii. Po jego śmierci rektorem Deutsche Sporthochschule Köln została jego żona Liselott.