По поручению Ольсена летом 1944 с паспортом шведского дипломата (первого секретаря шведской миссии) Валленберг отправился в Будапешт, где пытался договориться с Эйхманом и другими высокопоставленными немецкими чиновниками о судьбе венгерских евреев (в том числе с В.Шелленбергом). Валленберг спас несколько десятков тысяч евреев, выдавая им шведские паспорта (по одним данным, от 20 до 100 тыс. человек, по другим – от 4 до 35 тыс.); помещая их в специальные приобретенные им (на средства, выданные ему Ольсеном) дома, которые объявлял шведской собственностью, защищенной международным правом; подкупая немецких и венгерских чиновников, обещая крупные поставки в обмен на жизнь евреев. Перед уходом немцев совместно с венграми и еврейским советом сумел предотвратить взрыв гетто – совместный план СС и венгерской организации «Скрещенные стрелы».
13 января 1945 был задержан советским патрулем в здании Международного красного креста (по другой версии – сам пришел в расположение 151-й стрелковой дивизии и попросил встречи с советским командованием, по третьей версии – был арестован на своей квартире), после разбирательства отправлен под охраной в Дебрецен на встречу с командующим 2-м Украинским фронтом Р.Я.Малиновским, которому намеревался сделать какое-то предложение или что-то сообщить. По дороге был вновь задержан и вместе с водителем В.Лангфельдером (одним из спасенных Валленбергом евреев) арестован органами военной контрразведки (по другой версии – после ареста на квартире был отправлен в штаб группы советских войск). Советский МИД известил посланнику Швеции Сёдерблому, что Валленберг был взят под охрану; в феврале посол СССР в Стокгольме сказала матери Валленберга, что ее сын находится в СССР и что с ним все в порядке. В это время Валленберг содержался в тюрьме на Лубянке и в Лефортово. С марта 1945 Валленберга никто не видел, однако по свидетельствам содержавшихся в это время в московских тюрьмах немцев Г.Рихтера и Х.Кичмана, наладивших с Валленбергом связь через «тюремный телеграф», в Москве он находился до апреля 1947, а затем был отправлен в неизвестном направлении (возможно, во Владимир или в Сибирь). Другими свидетелями являются генеральный секретарь научного института в Бухаресте Карл Зуппе Лиан и сотрудники немецкой миссии в Бухаресте В.Гертман и Э.Волленштейн. Согласно показаниям Волленштейна, Валленберг написал письмо Сталину, которое было передано тюремному начальству, требовал встречи с представителями шведской миссии или Красного Креста. 8 марта 1945 в Будапеште находившееся под советским контролем «Радио Кошут» сообщило, что Рауль Валленберг погиб во время уличных боев в Будапеште.
После ряда запросов Швеции в январе 1947 МИД СССР информировало шведского посла в Москве, что поиски не принесли результата, а в августе 1947 А.Вышинский официально заявил, что Валленберга в СССР нет и советским властям о нем ничего не известно. Позднее, в феврале 1957, советская сторона признала, что Валленберг был арестован и вывезен в Москву, где умер от инфаркта в июле 1947. В 1991 была образована совместная российско-шведская комиссия по делу Валленберга, работа которой продолжалась до января 2001, завершившись публикацией специальной «Белой книги» и констатацией того, что шведские и российские эксперты не договорились о единой версии смерти шведского дипломата. В декабре 2000 было опубликовано заявление Генеральной прокуратуры РФ, которое гласило, что Валленберг (шведский гражданин) и Лангфельдер (венгерский гражданин) «по решению советских внесудебных органов были необоснованно арестованы и лишены свободы по политическим мотивам как социально опасные лица без предъявления обвинения в совершении конкретного преступления». В ходе проведенной проверки «установить подлинные причины ареста и содержания под стражей Валленберга и Лангфельдера, фактические обстоятельства их смерти, наличие материалов уголовного дела, личных дел арестованных или дел военнопленных не удалось».
Несмотря на десятилетнюю работу комиссии по делу Валленберга, история жизни и смерти шведского дипломата остается во многом непроясненной. По некоторым версиям, Валленберг, возможно, был жив еще в 1989 – именно тогда его личные вещи (в том числе дипломатический паспорт) были переданы родственникам – и содержался в тюрьмах (где его якобы видели в 1951, 1959 и 1975) и психиатрических лечебницах в СССР (в частности, в Подмосковье). По мнению шведских экспертов, нет никаких доказательств того, что Валленберг умер в июле 1947. Существует также предположение, что в Москве его пытались завербовать, но получили отказ и поэтому «ликвидировали», отравив ядом. По одной из гипотез, Молотов и Сталин пытались использовать Рауля Валленберга как заложника для того, извлечь из этого ряд внешнеполитических и экономических выгод (было хорошо известно, сколь важную роль в заключении сепаратного мира с Финляндией в сентябре 1944 сыграло семейство Валленбергов). Имеется гипотеза, что Валленберга пытались обменять на советских перебежчиков. Советской стороной одно время распространялись сведения о том, что Валленберг был немецким агентом, переправлявшим за границу под видом евреев немецких разведчиков, позже – что он был американским шпионом, связанным с международным сионистским центром. Имеется версия, что Валленберг по заданию американцев специально занимался вывозом венгерских евреев-ученых, занятых в разработке ядерного оружия (за что и был удостоен в 1981 звания почетного гражданина США, став вторым почетным гражданином после У.Черчилля). Одна из версий гласит, что в обмен на евреев Валленберг поставлял в Германию вооружение и другую продукцию военного назначения, что и стало причиной того, что посольство Швеции не было достаточно настойчиво в своих просьбах об освобождении Валленберга, в том числе и на встрече со Сталиным в 1946. По данным Комиссии по реабилитации жертв политических репрессий при президенте РФ (комиссии Яковлева), в КГБ Валленберга числили «жидовским прихвостнем из Швеции», а банкирский дом Валленбергов считался «международным банком сионизма». По мнению А.Н.Яковлева, все важные документы, связанные с Валленбергом, были впоследствии уничтожены, чтобы скрыть следы расстрела шведского дипломата.
Имеет хождение версия, что Валленберга не арестовывали в Будапеште, но что сам попросил связать его с советскими спецслужбами, после чего его не «взяли под охрану», а «предоставили ему охрану» и с предосторожностями доставили в Москву, где он целый день гулял по улицам, после чего пришел на Лубянку. На Лубянке он также не был арестован, а помещен в специальные апартаменты. По этой версии, дело Валленберга можно рассматривать как один из эпизодов в истории взаимоотношений военной разведки и органов госбезопасности.
13 января 2001 в Москве во дворике Библиотеки иностранной литературы был открыт памятник Р.Валленбергу, на месте даты смерти которого стоит вопросительный знак.
