Zaraz po wyroku skład sędziowski w tajnej opinii napisał:
Z uwagi na popełnienie przez skazanych Pileckiego i Płużańskiego najcięższych zbrodni zdrady stanu i Narodu, pełną świadomość działania na szkodę Państwa i w interesie obcego imperializmu, któremu całkowicie się zaprzedali [...], skład sądzący uważa, że ci obaj na ułaskawienie nie zasługują.
Bratanek Pileckiego twierdzi, że podczas rozprawy odczytano list Józefa Cyrankiewicza, w którym ówczesny premier napisał:
Gdyby oskarżony zechciał powoływać się na mnie, na moją znajomość z Oświęcimia, nie może to absolutnie w żadnym wypadku zmniejszyć jego winy i nie może spowodować złagodzenia wyroku. Oskarżony Witold Pilecki jest wrogiem Polski Ludowej, jest bardzo szkodliwą jednostką, dlatego powinien ponieść najwyższy wymiar kary.
Ciało Pileckiego potajemnie wrzucono do dołu na tzw. „Łączce”, na cmentarzu Powązkowskim.
Dopiero we wrześniu 1990 r. Sąd Najwyższy uniewinnił rotmistrza i jego towarzyszy.
W lipcu 2006 r. Prezydent RP śp. Lech Kaczyński w uznaniu zasług Witolda Pileckiego i jego oddania sprawom ojczyzny odznaczył go pośmiertnie Orderem Orła Białego.
