To on został po „wyzwoleniu” w 1945 r. oskarżony przez komunistów o szpiegostwo, zamordowany i wyrzucony na śmietnik (kwatera „Ł” warszawskich Powązek Wojskowych).
Zagrożony dekonspiracją Pilecki opracował plan ucieczki z Auschwitz z dwoma więźniami – Janem Redzejem i Edwardem Ciesielskim. Po sfałszowaniu wielu dokumentów cała trójka otrzymała zgodę gestapo na pracę w obozowej piekarni poza terenem obozu – na nocnej zmianie. Bramę z napisem „Arbeit macht frei” przekroczyli o godz. 18:30.
Około godz. 2 w nocy otworzyli żelazne drzwi podrobionym wcześniej kluczem, sforsowali je, a pilnujących ich SS-manów zabarykadowali od zewnątrz. Wyruszyli wzdłuż Soły aż do ujścia do Wisły. Znalezioną przy brzegu łódką przedostali się na drugi brzeg. Noc spędzili zakopani w liściach. Rankiem ruszyli w kierunku Alwerni. Tu miejscowy ksiądz nakarmił ich i pomógł przekroczyć granicę Rzeszy i Generalnej Guberni. Szli przez Tyniec i okolice Wieliczki. 1 maja 1943 r. w Puszczy Niepołomickiej natknęli się na uzbrojonych Niemców. Pilecki został postrzelony w ramię, ale tak jak dwaj pozostali uciekinierzy zdołał ujść pogoni. Przedostali się do Bochni, a następnie do Nowego Wiśnicza.
Tu Pilecki skontaktował się z oficerami AK, którym przedstawił swój plan ataku na KL Auschwitz. Zorganizowana przez niego obozowa konspiracja zbrojna miała otrzymać pomoc Armii Krajowej z zewnątrz. Dowództwo w Warszawie uznało jednak plan za zbyt ryzykowny. Witold Pilecki uciekał nie po to, aby ratować własne życie, ale aby przez wszczęcie powstania zbrojnego w obozie zapobiec Holocaustowi Żydów i Polaków. Świat pozostał głuchy również na alarmujące o ludobójstwie raporty rotmistrza z Auschwitz.