瓦伦堡一直被关押在劳改营和集中营里。
苏联人把瓦伦堡看成是可疑分子。对于苏联方面来说，任何人冒着生命危险去干瓦伦堡营救犹太人的事情都是令人不可思议的。在瓦伦堡会见苏联元帅马利诺夫斯基时携带的文件中，有在战后大规模恢复犹太人正常生活的建议。苏联方面认为，瓦伦堡的提议无疑是西方为在欧洲普遍建立巨大的间谍网做准备。
参予解放匈牙利的一名苏联中尉证实，是当时的苏军第18军政治部主任勃列日涅夫亲自下达的逮捕令。
1951年，意大利外交官德莫尔被苏联释放。他提供了瓦伦堡的详细情况。瓦伦堡被关在莫斯科列福尔托沃监狱的第151号牢房，德莫尔被关在第152号牢房。他们以轻轻地在牢房的墙壁上敲击出摩尔斯电码的方法建立了联系。根据德莫尔提供的情况，瑞典首相塔特·埃兰德1956年在莫斯科与赫鲁晓夫会谈时提出了瓦伦堡被监禁的事。赫鲁晓夫红着脸大嚷：“我不愿再听到这个名字！我不知道这个人的情况。如果你再提他，我就中止会谈。”赫鲁晓夫为什么对此事大动肝火，至今尚是个不解之谜。
英国商人及间谍格雷维尔·温说，他在卢比扬卡监狱遇到过一个人，他大喊“我是瑞典人。”温认为这个人就是瓦伦堡。波兰犹太人卡林斯基在获准从苏联移居以色列后，对调查瓦伦堡命运的人说，在被苏联监禁期间他曾三次见过这位瑞典人，最后一次是1959年10月在莫斯科的弗拉基米尔监狱里。
1973年，莫申斯基向美国一个调查委员会提供证据说，他在弗兰格尔岛的劳改营中见过瓦伦堡。该岛位于西伯利亚东北80英里的地方，这里的气温从未超过零度，有时降到零下70度。岛上设有一个特务训练营地。据说，人体实验就是在这个岛上进行的。令人吃惊的是，瓦伦堡被监禁在弗兰格尔岛竟然活了下来。
l977年，安娜·比尔德夫人在特拉维夫接到了她父亲简·卡普兰的电话。他原先是莫斯科歌剧艺术学校的负责人，刚从莫斯科的一个监狱里被释放出来。他说，尽管劳役所里的条件十分恶劣和惨无人道，可是还经常可以看到能活很久的囚犯。“我在莫斯科的布季尔基监狱见到过一个瑞典人，他已活了30多年。”
1979年7月，比尔德夫人得知，父亲早些时候曾企图通过犹太人带出一封有关瓦伦堡被监禁详细情况的信，但这封信被克格勃人员拿走了。他因此又在莫斯科的列福尔托沃和卢比扬卡监狱里呆了一年半。
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