Joachim von Ribbentrop został aresztowany w Hamburgu 14 czerwca 1945 roku. Brytyjscy żołnierze pod wodzą podporucznika J. B. Adama wyważyli drzwi mieszkania w dzielnicy Uhlenhorst, gdzie były minister spraw zagranicznych III Rzeszy ukrywał się pod fałszywym nazwiskiem.
Mężczyzna wyszedł do aliantów w piżamie w różowo-białe paski, a na pytanie o nazwisko odpowiedział: „Doskonale pan wie, kim jestem”. Przy aresztowanym znaleziono ampułkę z trucizną, pieniądze oraz trzy listy – do marszałka Bernarda Montgomery’ego, Antony’ego Edena i Winstona Churchilla. Ribbentrop domagał się w nich spotkania z brytyjskimi władzami, ale nikt nie traktował tych próśb poważnie. W areszcie trafił między innych nazistowskich dygnitarzy, z którymi – jak wspominali strażnicy – nie utrzymywał bliższych kontaktów.
W listopadzie 1945 roku Ribbentrop stanął przed Międzynarodowym Trybunałem Wojskowym w Norymberdze. Postawiono mu cztery zarzuty: zbrodnie przeciwko pokojowi, celowe planowanie wojny agresywnej, zbrodnie wojenne oraz zbrodnie przeciwko ludzkości. Po odczytaniu aktu oskarżenia zasłabł i musiał opuścić salę rozpraw. Do winy się nie przyznał, twierdząc, że oskarżenie skierowano przeciwko niewłaściwym ludziom.
Podczas przesłuchań były szef hitlerowskiej dyplomacji zasłaniał się niepamięcią i niewiedzą. Zaprzeczał nawet dobrze udokumentowanym faktom – utrzymywał między innymi, że prezydent Czechosłowacji Emil Hácha nie został zmuszony do przyjęcia niemieckiego ultimatum pod groźbą bombardowania Pragi. Twierdził też, że inwazje na Czechosłowację, Polskę, Jugosławię, Grecję i ZSRR nie powinny być traktowane jako akty agresji. Jego zeznania wywoływały śmiech na sali rozpraw.
Ribbentrop nie ukrywał fascynacji Hitlerem. W rozmowie z więziennym psychologiem, doktorem Gustawem Gilbertem, przyznał, że nawet po śmierci führera nie potrafi otrząsnąć się z jego wpływu. Miał wówczas powiedzieć, że gdyby Hitler teraz kazał mu coś zrobić, wciąż by to uczynił. Po projekcji nazistowskich kronik z przemówieniami Hitlera zachwycał się siłą jego osobowości, a brutalne filmy z obozów koncentracyjnych oglądał z zamkniętymi oczami.
Największe zakłopotanie w Norymberdze wywołał wątek agresji na Polskę. Ribbentrop powielał teorię o prześladowanej mniejszości niemieckiej, obarczał winą Anglię i unikał mówienia o tajnym protokole do paktu Ribbentrop-Mołotow. Radzieccy sędziowie nie kryli konsternacji, a kwestia udziału ZSRR w rozbiorze Polski została w trakcie procesu niemal całkowicie przemilczana. W celi Ribbentrop pisał memoranda, czytał powieści Juliusza Verne’a i symulował choroby, by przedłużyć proces.
Zachowywał się irracjonalnie – prosił nawet, by w miejscach odczuwania bólu napisać mu słowo „Żyd”, tłumacząc to wysiłkami, jakie rzekomo wkładał w odwieść Hitlera od antysemickiej polityki. Jego zeznania były niespójne, co doprowadziło do rezygnacji jego adwokata, doktora Fritza Sauckela. Obronę przejął Martin Horn. Inni oskarżeni otwarcie szydzili z Ribbentropa.
Hermann Göring nazywał go bezgranicznym egoistą i handlarzem winem bez przygotowania do dyplomacji. Hjalmar Schacht parodiował go na więziennej stołówce, mówiąc: „Oto niemiecki minister spraw zagranicznych”. W ostatnim słowie, 31 sierpnia 1946 roku, Ribbentrop usprawiedliwiał imperialne aspiracje Niemiec, obwiniał traktat wersalski o wybuch wojny i wspominał o rzekomej presji Stalina podczas rokowań w Moskwie. Przytoczył nawet telegram Stalina o „przyjaźni Niemiec i Związku Radzieckiego umocnionej wspólnie przelaną krwią”.
Ostrzegał też przed ekspansją wpływów radzieckich w Europie. 1 października 1946 roku sąd uznał Ribbentropa winnym wszystkich czterech zarzutów i skazał go na śmierć przez powieszenie. Przed egzekucją spotkał się z żoną Annelis i najstarszym synem Rudolfem. Ostatnie tygodnie spędził na czytaniu Biblii i rozmowach z amerykańskim pastorem luterańskim Henrym Gerecke.
W liście do żony wciąż podkreślał wielkość Hitlera i zapewniał, że podczas egzekucji będzie trzymał głowę wysoko. Egzekucję wykonano 16 października 1946 roku na więziennej sali gimnastycznej. Ponieważ Hermann Göring popełnił samobójstwo na krótko przed egzekucją, Ribbentrop był pierwszym skazanym, który stanął na szubienicy. Jego ostatnie słowa brzmiały: „Niech Bóg ma w opiece Niemcy, niech ma litość nad moją duszą.
Moim ostatnim życzeniem jest odzyskanie jedności przez Niemcy oraz to, by dla dobra pokoju doszło do pojednania Zachodu ze Wschodem”. Kat, sierżant John Woods, założył mu czarny kaptur i otworzył zapadnię. Według części relacji egzekucja została przeprowadzona nieudolnie i skazaniec mógł męczyć się na sznurze kilkanaście minut.
Tak zakończyło się życie człowieka, który z dobrze zapowiadającego się przedsiębiorcy stał się jednym z najważniejszych zbrodniarzy wojennych w historii.