В начале Великой Отечественной войны находился при штабе 10-й армии, 27 июня 1941 г. попал в окружение. Во время попытки выхода из окружения в августе 1941 г. был контужен в бою в районе Днепра, у д. Добрейка Могилёвской области Белорусской ССР. Попал в плен.
Содержался в концентрационных лагерях Замостье, Хаммельбург, Флоссенбург, Майданек, Освенцим, Заксенхаузен, где был одним из руководителей подполья. Отклонил предложение немецкого командования о сотрудничестве и работе на немцев по специальности фортификатора. 18 февраля 1945 г. в концлагере Маутхаузен (располагался близ коммуны Маутхаузен в Верхней Австрии) Дмитрий Карбышев был подвергнут пыткам, облит ледяной водой на морозе, в результате чего погиб.Тело военачальника было кремировано, прах захоронен в братской могиле на территории концентрационного лагеря. После окончания войны подробности смерти советского генерала рассказали другие узники Маутхаузена, в том числе майор канадской армии Седдон де Сент-Клер.
Генерал-лейтенант инженерных войск (1940).
Имел награды Российской империи - ордена Святого Владимира IV степени (1904), Святого Станислава II и III степеней (1905, 1904), Святой Анны II, III, IV степеней с мечами (1915, 1905). Был награжден орденом Ленина (1946), орденами Красной Звезды (1938), Красного Знамени (1940), медалью "XX лет РККА" (1938).
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 16 августа 1946 г. ему присвоено звание Героя Советского Союза (посмертно).
__Будьте в курсе ключевых исторических событий вместе с проектом __Международная Историческая Инициатива