К началу 1943 года 6-я армия Паулюса представляла собой жалкое зрелище. 8 января советское командование обратилось к Паулюсу с ультиматумом: если маршал не сдастся к 10-и часам следующего дня, все находящиеся в окружении немцы будут уничтожены. Паулюс на ультиматум никак не отреагировал. 6-ая армия была раздавлена, Паулюс лишился танков, боеприпасов и горючего. К 22 января был занят последний аэродром. 23 января с поднятыми руками из здания бывшей тюрьмы НКВД вышел командир 4-го армейского корпуса генерал Макс Карл Пфеффер, вместе с остатками своей 297-й дивизии капитулировал генерал Мориц фон Дреббер, в парадной форме при всех регалиях сдался командир 295-й дивизии генерал Отто Корфес.
Местонахождение Паулюса по-прежнему оставалось неизвестным, ходили слухи о том, что ему удалось выбраться из окружения. 30-го января была перехвачена радиограмма о присвоении Паулюсу звания фельдмаршала. В радиограмме Гитлер ненавязчиво намекал: "Ещё ни один немецкий фельдмаршал не попадал в плен". Наконец, разведка донесла, что немецкие приказы поступают из здания Центрального универмага. Там Паулюса и нашли. "Это конец!" - сказал грязный, осунувшийся, заросший щетиной старик, в котором сложно было угадать Фридриха Паулюса.
У Паулюса была страшная болезнь - рак прямой кишки, за ним был установлен бдительный контроль, и ему обеспечили должный уход. Паулюса инкогнито доставили в больницу. Немецкий генерал представлял из себя жалкое зрелище: истощенное, землистого цвета лицо всегда было хмурым, иногда зарастало жесткой щетиной. Ему была назначена диета: супы, овощная и красная икра, копченая колбаса, котлеты, фрукты. Питался фельдмаршал неохотно. Кроме того, у него была сломана правая рука, что сотрудниками больницы воспринималось однозначно: безымянного пациента пытали.
Весну 1943 года Паулюс встретил в Спасо-Евфимьевом монастыре в Суздале. Здесь он пробыл полгода. После революции в монастыре размещались воинские части, был концлагерь, во время войны – лагерь для военнопленных. Фельдмаршал жил в монашеской келье. Его бдительно охраняли. Для советского командования он был пленником номер один. Уже тогда было очевидно, что Паулюса хотят разыграть в большой политической игре. Решение об отказе от нацистских идей начало зреть у Паулюса после покушения на Гитлера.
С участниками заговора жестоко расправились, среди них были и друзья фельдмаршала. Огромным достижением советской разведки стала операция по доставке Паулюсу письма от жены. В Германии были уверены в смерти фельдмаршала. Состоялись даже символические похороны Паулюса, на которых Гитлер лично возложил на пустой гроб не врученный экс-командующему фельдмаршальский жезл с бриллиантами. Письмо от жены стало последней каплей, приведшей Паулюса к очень непростому решению. 8 августа 1944 года он выступил по радио, вещающему на Германию, с призывом к немецкому народу отречься от фюрера и спасти страну, для чего необходимо немедленно прекратить войну.
С 1946 года Паулюс жил на даче в Томилине под Москвой как «личный гость» Сталина. Паулюса окружили вниманием, охраной и заботой. У него был личный врач, свой повар и адьютант. Фельдмаршал, несмотря на оказанную ему честь, продолжал рваться на родину, но личным распоряжением Сталина выезд ему был запрещен. Паулюс для Сталина был ценным личным трофеем. Потерять его "вождь народов" никак не мог. Кроме того, отпускать фельдмаршала было небезопасно для него самого: в Германии отношение к нему было, мягко скажем, недоброжелательное, а смерть Паулюса могла бы серьезно ударить по репутации СССР. В 1947 году Паулюс два месяца лечился в санатории в Крыму, но посетить могилу жены и общаться с детьми фельдмаршалу запретили.
Паулюс выступал одним из главных свидетелей обвинения на Нюрнбергском процессе. Когда в зал в качестве свидетеля вошел Паулюс, сидевших на скамье подсудимых Кейтеля, Йодля и Геринга пришлось успокаивать. Как говорится, ничто не забыт, ничто не забыто: Паулюс был одним из тех, кто принимал непосредственное участие в разработке плана "Барбаросса". Откровенное предательство Паулюса не могли простить даже бесчеловечные нацистские преступники. Участие в Нюрнбергском процессе на стороне союзников, фактически, спасло фельдмаршала от срока за решеткой. Большинство немецких генералов, несмотря на сотрудничество в годы войны, все равно были осуждены на 25 лет. Паулюс, кстати, мог и не доехать до зала суда. По пути в Германию на него было совершено покушение, но своевременная работа контрразведки помогла избежать потери такого важного свидетеля.
23 октября 1953 года, после смерти Сталина, Паулюс покинул Москву. Перед отъездом он сделал заявление: «Я пришёл к вам как враг, но покидаю как друг». Фельдмаршал поселился в дрезденском пригороде Оберлошвиц. Ему предоставили виллу, обслугу и охрану, автомобиль. Паулюсу даже разрешили ношение оружия. Согласно архивам спецслужб ГДР, Фридрих Паулюс вёл замкнутый образ жизни. Его любимым развлечением было разбирать и чистить служебный пистолет. На месте фельдмаршалу не сиделось: он работал начальником Военно-исторического центра Дрездена, а также читал лекции в Высшей школе народной полиции ГДР. Отрабатывая благостное к себе отношение, в интервью он критиковал Западную Германию, хвалил социалистический строй и любил повторять, что "Россию не победить никому". С ноября 1956 года Паулюс не выходил из дома, врачи ему поставили диагноз «склероз головного мозга», у фельдмаршала парализовало левую половину тела. 1 февраля 1957 года он скончался.