Sin embargo, se mostró reticente a la entrada de Italia en la Guerra cuando Alemania invadión Polonia, esta reticencia sería la causa de que Hitler desconfiase siempre de Ciano, a pesar de que cambió de opinión tras los primeros éxitos nazis en la contienda. Tras la derrota del Eje en el norte de África y el desembarco aliado en la zona, Ciano intento acercarse secretamente a las potencias aliadas, especialmente a Gran Bretaña. En febrero de 1943, pocos meses antes de la invasión aliada de Sicilia, Ciano fue destituido de su cargo. En la reunión del Gran Consejo Fascista de julio de 1943 votó a favor de la destitución de Mussolini; poco después, tras el arresto de Mussolini, huyó a Alemania. Después del rescate de Mussolini por los alemanes y de la constitución de la República de Saló en el norte de Italia presidida oficiosamente por Mussolini, Ciano fue entregado por los alemanes a las autoridades de la República de Saló. Ciano (junto con otros cinco antiguos miembros del Gran Consejo fascista que votaron la destitución de Mussolini) fue juzgado en el Proceso de Verona, acusado de alta traición y colaboración con el enemigo. Fue condenado a muerte y ejecutado. No le salvaron las presiones de su mujer Edda sobre su padre Mussolini (al que llegó a amenazar con publicar los Diarios de su marino). Tal vez Mussolini hubiera querido salvar a su yerno, pero debía seguir las indicaciones de Berlín.
"La ejecución fue una carnicería – “una matanza de cerdos”, diría uno de los testigos alemanes–. Cuatro de los condenados, Ciano entre ellos, se derrumbaron con sus sillas, y quedaron en el suelo, retorciéndose y quejándose; el quinto, se mantuvo sentado, aparentemente indemne. Después de unos instantes de espantoso silencio y desconcierto, parte de los fusileros comenzó a disparar contra los que agonizaban y contra el que seguía sobre la silla, hasta que también cayó al suelo. El capitán que dirigía la ejecución, Nino Furlotti, ordenó el alto el fuego y remató a los caídos con tiros de pistola en la sien. En la primera descarga, Ciano recibió cinco disparos en la espalda, cayó hacia atrás y quedó en el suelo, pidiendo, débilmente, auxilio; Furlotti le disparó dos tiros de gracia y dos funcionarios alemanes se acercaron para certificar su muerte" (La Aventura de la Historia)