Podczas dwuletniego pobytu w niewoli spotkał się z nieludzkim traktowaniem, nierzadko będąc torturowany. Szczególnego okrucieństwa doznał ze strony strażnika obozowego Mutsuhiro Watanabego, zwanego „Ptakiem”, którego amerykańskie władze okupowanej Japonii uznały za zbrodniarza wojennego.

Uznany za poległego Jeszcze w 1943 wskutek nieodnalezienia w rejonie katastrofy żyjących członków załogi Liberatora, którym leciał Zamperini, władze amerykańskie uznały go za „poległego w akcji”. W 1944 prezydent Franklin Delano Roosevelt wystosował do jego rodziców oficjalny list kondolencyjnyLouis Zamperini dies at 97 • Olympic track star and WWII hero, „Los Angeles Times” [dostęp 2016-04-26].

Dalsze lata Po powrocie do Stanów Zjednoczonych i zwolnieniu z wojska poślubił w 1946 Cynthię Applewhite. Miał z nią dwoje dzieci: córkę – Cissy i syna – Luke’a. Małżeństwo trwało do śmierci Cynthii w 2001.