לאחר המלחמה המשיך פון שפונק לשרת ברייכסווהר, תחילה במטה הכללי ואחר כך כמפקד רגימנט. בתפקידו זה הועלה לדרגת אוברסט (המקבילה לדרגת קולונל). ב-1937 עבר ללופטוואפה ושקד על הקמת יחידות צנחנים. במהלך פרשת בלומברג-פריטש, ב-1938, הציע שפונק - על פי עדות קצינים באותה תקופה - להוביל גייסות במאמץ לתמוך במפקד כוחות היבשה של הוורמאכט, הOKH, גנרל ורנר פון פריטש, אך תוכניות כזו לא יצאה אל הפועל. במהלך משפטו של פון פריטש הוזמן שפונק לשמש כעד אופי, אך במהלך הדיונים הושתק בגסות על ידי נשיא בית הדין, הרמן גרינג. ייתכן שאז כבר סומן כאנטי נאצי.
למרות ההתנגשות לכאורה עם ראשי המפלגה הנאצית הועלה שפונק בשנת 1938 לדרגת גנרל מיור ומונה למפקד הדיוויזיה ה-22, שהייתה דיוויזיה מוטסת. ואיתה נלחם ב-1940 בכיבוש הולנד. באותה שנה היה עד אופי במשפטו של ורנר פון פריטש הוא החל לדבר על "הכוחות מעל המדינה" אך הושתק במהרה על ידי ועדת החקירה בראשות הרמן גרינג.
הקרב על הולנד
צנחנים גרמניים מן הדיוויזיה ה-22, בפיקודו של שפונק, נוחתים סמוך להאג. 10 במאי 1940
בתחילת מבצע ברברוסה היה פון שפונק בשלבי החלמה מפציעתו. עם תחילת המבצע, ב-22 ביוני1941 לפנות בוקר, פיקד שפונק על דיוויזיית החי"ר ה-22, שהייתה חלק מהארמייה ה-11, בגזרתה של קבוצת ארמיות דרום שתקפה לכיוון חצי האי קרים. יומיים לפני תחילת המתקפה, ב-20 ביוני, הורה מטהו של שפונק ליחידות הדיוויזיה שיש לזהות שבויי מלחמה יהודיים בין שבויי המלחמה של הצבא האדום, ושיש לבודד את השבויים היהודיים משאר השבויים. עם תחילת המתקפה החלה הדיוויזיה של שפונק את תנועתה מהגבול הרומני לתוך בסרביה, ומשם לדרום אוקראינה. כהכנה לפלישה לחצי האי קרים, ניתנה לדיוויזיה של שפונק הוראה לתקוף מזרחה וצפונה, לאורך חופי ים אזוב אל הערים הניצ'סק, מליטופול וברדיאנסק.
ב-7 באוקטובר 1941 הורה שפונק לכוחותיו לשתף פעולה עם משטרת הביטחון של האס אס ועם האס דה, שירות הביטחון של האס אס (Sicherheitsdienst). שיתוף הפעולה התבטא באיסוף וזיהוי אזרחים יהודיים בזירה שבה פעלה הדיוויזיה, והעברתם לידי האס אס. יחידות איינזצגרופן D של האס דה ביצעו הוצאות להורג המוניות שתועדו בסביבות הניצ'סק ומליטופול, זמן קצר לאחר שנכבשו על ידי דיוויזיה 22 באוקטובר 1941. במיטופול לבדה נטבחו 2,000 גברים, נשים וילדים יהודיים. אחד מקציניו של שפונק, קולונל (מאוחר יותר גנרל) דיטריך פון קולטיץ, שנשבה על ידי הבריטים, הוקלט בסתר כשהוא מודה שלקח חלק פעיל בהרג יהודים במהלך הפלישה הגרמנית לברית המועצות.
שפונק סבל מכאבי סיאטיקה ומבעיות מעיים, ולפיכך יצא לחופשת מחלה ב-14 באוקטובר 1941. עם שובו, ב-3 בדצמבר, מונה על ידי גנרל אריך פון מנשטיין, מפקד הארמייה ה-11, כמפקד הקורפוס ה-42 ששלט על חלקו המזרחי של חצי האי קרץ'. בעיר פאודוסיה, שהייתה תחת פיקודו של שפונק, תועדו מעשי רצח המוני של יהודים על ידי איינזצגרופן D: 1,052 יהודים נרצחו ב-10 בדצמבר, או סביב תאריך זה, בעיר. ב-10 בדצמבר הורה שפונק שכעיקרון יש להתייחס לכל היהודים שיימצאו בתחום פיקודו כ"פרטיזנים". יש לסמנם במגן דוד ולהעסיקם ככוח עבודה. הוא הורה גם שיש להוציא להורג באופן מייד את כל חיילי הצבא האדום שייתפסו, כולל חיילים במדים. שונק אישר גם פעולות נגד אוכלוסייה אזרחית כתגמול על פעילות אנטי-גרמנית או מעשי חבלה.
מנשטיין היה עסוק במתקפה על סבסטופול והוציא לשם כך כוחות מהקורפוס ה-42 עד שנשארו לפקודת פון שפונק רק הדיוויזיה ה-46 ושתי בריגדות רומניות. ב-26 בדצמבר הנחיתו הרוסים כוח גדול בשלושה מקומות בחצי האי קרץ'. שפונק הצליח להדוף את הרוסים בשני אתרי נחיתה אך ב-29 בדצמבר הנחיתו הרוסים 42,000 חיילים בפאודוסיה, בעורפו של שפונק, במטרה לחבור למגיני סבסטופול ולהסיר את המצור.
עם תחילת מתקפת החורף של ז'וקוב, בדצמבר, ומתקפות נוספות של הרוסים, בקשו מפקדים גרמנים רשות לסגת. בתגובה הוציא היטלר ב-26 בדצמבר את "פקודת העמידה במקום" ובה אסר על כל נסיגה. "החיילים יילחמו עד האחרון שבהם וייצרו כיסי התנגדות עד שהלופטוואפה יצניח להם אספקה וכוחות נוספים יפרצו את הכיתור. העובר על פקודה זו יהיה צפוי לעונש מוות".
פון שפונק לא הצליח ליצור קשר עם מפקדו, פון מנשטיין, שהיה עסוק במתקפה על סבסטופול. הוא חש שחלון ההזדמנויות שלו הולך ונסגר והוא ו-10,000 חייליו ייפלו בשבי וגורלם ייחרץ. הוא החליט על נסיגת הדיוויזיה ה-46. הם השאירו אחריהם את הציוד הכבד, כולל תותחים, ונסוגו ברגל בקור של C° 30-. כעבור 46 שעות, ב-1 בינואר1942, חברו שפונק ויחידותיו לשאר הכוחות ויצרו קו הגנה שהדף שתי התקפות סובייטיות.
משפט ומאסר
ב-23 בינואר1942 הובא פון שפונק למשפט בפני בין דין צבאי בראשותו של הרמן גרינג. הוא הואשם באי ציות לפקודת "אי הנסיגה" של היטלר, בכך שנסוג על דעת עצמו. לא הועילו הסבריו של שפונק כי נסוג כדי להציל את חייליו. כששאל אותו גרינג אם היה חוזר על כך, השיב לו בחיוב ובזה חרץ את גורלו והורשע באי ציות לקצין בכיר. הוא נידון למוות, אך בהמלצתו של פון מנשטיין הומתק גזר הדין למאסר של שבע שנים, שאמור היה להוות דוגמה ואזהרה לכל מי שיעז לשלא לציית לפקודת אי הנסיגה.
שפונק נכלא בטירה בעיירה גרמרסהיים, דרגתו וכל עיטוריו נלקחו ממנו ונאסר עליו ללבוש מדי צבא. עם זאת, תנאי מאסרו היו נוחים והוא הורשה מדי פעם להיפגש עם אשתו ובנו.
הוצאה להורג
פון שפונק שמע לראשונה ברדיו על ניסיון ההתנקשות בהיטלר ב-20 ביולי1944. יוזף בירקל, הגאולייטר של מחוז ווסטמארק (Gau Westmark) שבתחומו הייתה גרמרסהיים, לחץ על היינריך הימלר להוציא להורג את שפונק כתגמול על מזימת ההתנקשות, למרות שלשפונק לא היה כל קשר עם תנועת ההתנגדות בצבא גרמניה. ב-21 ביולי הגיעו שני סוכני גסטפו לקחת את שפונק, אך מפקד הכלא סירב להסגירו אלא אם תישלח הוראה מהימלר. פון שפונק כתב ביומנו כי "צרות גדולות עומדות להגיע". ב-23 ביולי, בשעה 03.00, הגיע מברק חתום על ידי הימלר ובו נכתב: "על גנרל לויטננט הנס גרף פון שפונק להיות מוצא להורג בשעה 07.00. יש להודיע לי מייד עם ביצוע הפקודה".
כשנודע לפון שפונק על הפקודה הוא כתב מכתב לאשתו ובו כתב כי מעולם לא פעל נגד הפיהרר והמדינה. לאחר זאת הובל למול כיתת יורים וביקש לא לכסות את עיניו בעת ההוצאה להורג. מילותיו האחרונות לכיתת החיילים היו: "במשך ארבעים שנה שירתתי את מולדתי האהובה בכל לבי כחייל וכקצין. כיום כשחיי נגמרים אני מקווה לגרמניה טובה יותר". שפונק נקבר בגרמרסהיים, ללא הספדים במהלך הלווייתו.
לאחר המלחמה
לוחית זיכרון על ביתו של הנס פון שפונק בעיר ברמן. השלט הוסר ב-2015 עם חשיפת חלקו של שפונק בביצוע פשעי מלחמה.
לאחר המלחמה הועברו שרידיו של שפונק לבית קברות צבאי בדאהן, בדרום מערב גרמניה, ושמו טוהר מכל אשמה. בסיס של לופטוואפה נקרא על שמו וכן רחוב בעיר גרמרסהיים. ב-23 ביולי1999 במלאת 55 שנים להוצאתו להורג נערכה לזכרו עצרת זיכרון ממלכתית. בנו, הנס כריסטוף פון שפונק, שהיה בן שש כשאביו הוצא להורג, נשא הספד לזכרו.
ב-2014 פרסם ההיסטוריון אריק גרימר-סולם מאמר בכתב העת האקדמי Militärgeschichtliche Zeitschrift (גר'), שבו חקר את תפקידו של שפונק בביצוע "מספר רב של פשעי מלחמה ופשעים נגד האנושות בדרום אוקראינה ובחצי האי קרים ב-1941". בעקבות המאמר התעוררה מחאה ציבורית, ובהתאם להחלטות ממשלת גרמניה והבונדסטאג שינה הלופטוואפה את שם הבסיס ושמו של שפונק הושמט.
