Nach dem Gerichtsverfahren wurden die in den Gewerkschaftsprozessen verurteilten Frauen und Männer in die Haftanstalten überführt. Die zu langjährigen Zuchthausstrafen Verurteilten durchliefen oft mehrere Strafanstalten und Gefangenenlager. Die Frauen verbüßten ihre Strafen meist in den Zuchthäusern Lübeck und Ziegenhain (bei Kassel), die Männer in den Zuchthäusern Münster, Herford und in den Strafgefangenenlagern im Emsland.

Der Strafvollzug war eines der wesentlichen Elemente zur Unterdrückung der politischen Opposition im Nationalsozialismus. Das erklärte Ziel war, die politischen Gefangenen, die unter der besonderen Beobachtung des Anstaltspersonals standen, physisch und moralisch zu brechen. Dies äußerte sich unter anderem in einer rigiden Aufrechterhaltung der Disziplin und strengster Isolierung bei den langjährig verurteilten politischen Gefangenen. Die Haftbedingungen (Ernährung, ärztliche Versorgung, Belegung, Strafensystem, Arbeitseinsatz) verschlechterten sich stetig, besonders während des Zweiten Weltkriegs.

In den emsländischen Strafgefangenenlagern, in denen rund 100 Wuppertaler inhaftiert waren, herrschten besonders repressive Lebensbedingungen, die von Demütigungen und Misshandlungen durch die Wachmannschaften, harter Arbeit, unzureichender Bekleidung und Ernährung, Krankheit und extremer Witterung gekennzeichnet waren. Die Emslandlager waren 1933 zunächst als KZ errichtet worden und dienten seit 1934 der Reichsjustizverwaltung als Strafgefangenenlager. Sie verkoppelten organisatorisch und ideologisch KZ und Zuchthaus.

Während ihrer Haftzeit starben Fritz Rüddenklau im Zuchthaus Brandenburg und Paul Gehse im Zuchthaus Kassel. Die Flucht aus dem Gefängnis Münster gelang Adolf Schwarz, der in die Niederlande floh, sowie 1944 Heinrich Lünink, der illegal in Wuppertal überlebte.

Zu den zermürbenden Haftbedingungen kam bei den politischen Gefangenen die Sorge um die Familienangehörigen hinzu, die meist in bitterster Armut lebten und gesellschaftlich diskriminiert wurden. Darüber hinaus lebten die politischen Gefangenen mit der Ungewissheit, nach Verbüßung der Gefängnis- oder Zuchthausstrafe in ein KZ eingewiesen zu werden. Auf Antrag der lokalen Gestapostellen, die Berichte des Direktors der Strafanstalt über das Verhalten der politischen Gefangenen während der Haft sowie bei der NSDAP über deren familiäres Umfeld einholten, entschied das Geheime Staatspolizeiamt in Berlin über eine Überführung in ein KZ. Von den in den Gewerkschaftsprozessen Verurteilten sind namentlich 62 Wuppertaler bekannt, die in ein KZ überführt wurden; von diesen blieben 32 bis 1945 inhaftiert. Bei Letzteren handelte es sich unter anderem um die führenden Aktivisten des Widerstands (Paul Bender, Heinz Brienne), ehemals führende Funktionäre der KPD (Ernst Seidel, Otto Schwebinghaus), mehrfach bestrafte politische Gefangene (Erich Hoffmann, Paul Dollmann) und die jüdischen Kommunisten Izchock Gerszt und Jakob Gilberg. Von den Frauen waren Amanda Ahrweiler und Elise Kuhbier bis zum Kriegsende im KZ Ravensbrück inhaftiert.