Po przesłuchaniach, w marcu 1943 roku, wraz z innymi wyższymi oficerami Wehrmachtu został zesłany do łagru Krasnogorodskij Nr 27. Hitler, gdy dowiedział się o kapitulacji Paulusa i jego oddaniu się w ręce sowieckie, wpadł we wściekłość, mówiąc, że kobieta pozbawiona godności potrafi popełnić samobójstwo, a nie ma do tego odwagi feldmarszałek niemiecki. Równocześnie ogłosił, że do końca wojny nikogo już nie mianuje feldmarszałkiem.
Przebywającego w więzieniu Paulusa Wilhelm Pieck, późniejszy prezydent NRD, początkowo bezskutecznie próbował nakłonić do wstąpienia do Komitetu Narodowego Wolne Niemcy (Nationalkomitee Freies Deutschland, NKFD), współzałożonej przez siebie w ZSRR antynazistowskiej organizacji. Pod naciskiem Paulus w końcu zgodził się dołączyć do NKFD, a 8 sierpnia 1944 roku podpisał apel do narodu niemieckiego, nawołujący do wyrzeczenia się Hitlera. Później zaczął nadawać w sowieckim radiu programy propagandowe, w których atakował Hitlera i reżim nazistowski oraz wzywał niemieckich żołnierzy do tego, aby raczej poddawali się Sowietom, niż umierali za führera.