En 1933 se casó con Nina von Lerchenfeld, quien pertenecía a la nobleza bávara; con ella tuvo varios hijos. En 1936 ingresó a la Academia de Guerra de Berlín. Adquirió el rango de oficial. Lo mismo que otros, y muy equivocadamente, creyó que Hitler sería una superación de la República de Weimar.
Claus von Stauffenberg era un caballero muy apuesto, de alta estatura para su generación (185 cm) y con un innegable don de gentes, lo que lo hacía muy popular entre sus compañeros Albert Speer, quien trató con Stauffenberg en 1944 como enlace de la oficina del Cuartel General de la Reserva, le describe como extremadamente amable y como una figura casi mística por su señorío y por su aspecto
Se unió al ejército alemán, entonces llamado Reichswehr, en 1926 a la edad de 18 años. Pertenecía al círculo del poeta Stefan George y fue miembro de la guardia de honor en su funeral en diciembre de 1933 en Locarno, Suiza. Si bien no se opuso en un principio al ascenso al poder de los nazis en marzo de 1933, su oposición nació en 1938 después de la llamada Noche de los cristales rotos al ver como los SS realizaban todo tipo de crímenes y vejaciones a judíos. De hecho, su cuñada, la famosa aviadora Melitta Gräfin Schenk von Stauffenberg era de descendencia judía. Claus tenía amistad con intelectuales judíos.
En noviembre de 1933 contrajo matrimonio con la baronesa Nina von Lerchenfeld en Bamberg con la cual tuvo cinco hijos, la menor de los cuales nacería tras la muerte de von Stauffenberg.

A partir de junio de 1941 participó en la guerra contra la Unión Soviética (Operación Barbarroja) y quedó horrorizado por las sistemáticas matanzas por parte de los SD ("Sicherheitsdienst" o servicios de seguridad) alemanes, los infames escuadrones de la muerte de las SS en la retaguardia, sobre todo contra los judíos.

En enero de 1943 fue ascendido a teniente coronel y transferido a la campaña del Norte de África, siendo oficial de una unidad especial de tanquetas del general Rommel dedicada al reconocimiento del terreno y a la observación de la fuerza, la posición y los movimientos del enemigo; estaba adscrita a la 10ª División Panzer. Durante una incursión de reconocimiento en la batalla del paso de Kasserine en Túnez en febrero de 1943, su vehículo fue sorprendido y atacado por un avión británico quedando gravemente herido al recibir el impacto de metralla; perdió su ojo izquierdo, su mano derecha y los dedos meñique y anular de la mano izquierda. Le trasladaron a Munich en donde fue salvado por el famoso cirujano Ernst Ferdinand Sauerbruch.
A partir de 1938, sobre todo por su rechazo de los crueles eventos contra los judíos en la "Reichskristallnacht" en Alemania, von Stauffenberg se fue distanciando primero paulatinamente y al final abiertamente del nacionalsocialismo. La ideología y práctica hitleriana del exterminio sistemático de ciertas minorías, sobre todo la de los judíos, le convirtió en enemigo acérrimo de Hitler. A finales de 1942 alguien le preguntó qué hacer con Hitler. El contestó: "¡Matarle!".Como militar profesional también sabía ya en 1941 que las estrategias militares aplicadas por Hitler como comandante en jefe en Rusia tenían que terminar catastróficamente. Sin suficientes medios ni tropas, Hitler decidió mantener un frente de miles de kilómetros en la Unión Sovietica desde el Mar Negro en el Sur hasta el Mar Báltico en el Norte, aún en contra de la opinión de sus generales, que le recomendaron concentrar sus tropas sobre todo en la conquista de Moscú, donde Stalin se vería obligado a luchar contra las tropas alemanas entonces aún superiores.

En el verano de 1943 decidió que era momento de hacer algo para evitar que siguiera la hecatombe de una guerra absurda. Entonces, tenía el rango de teniente Coronel y era parte del Estado Mayor del Ejército.

Encabezó a un grupo de decididos complotados que fraguaron varios atentados contra Hitler. Todos ellos fracasaron. Uno de ellos consistió en la colocación de una bomba en una caja de champagne. El explosivo no estalló. Su plan básico, apoyado por muchos oficiales de rango inferior destacados en el Frente este, consistía en matar a Hitler y, luego, tomar el poder, inmovilizar a las SS, abrir los campos de prisioneros políticos. Y finalmente proponer la paz con los aliados. El plan de Stauffenberg recibió el secreto apoyo de influyentes y famosos oficiales como von Manstein y Rommel

Cabe señalar como lo comenta temakel.com, que el alto cargo de Stauffenberg le permitió una gran proximidad con Hitler. Fue así como, el 20 de Julio de 1944, pudo colocar una maleta con una bomba bajo una mesa en una sala donde se reunía el Estado Mayor en la Guarida del Lobo. Bajo el pretexto de que debía hacer un llamado telefónico, Stauffenberg se retiró. Su propósito era dirigirse a la Bendlerstrasse para, luego de muerto Hitler, concretar la toma del poder. Pero, por desgracia, la bomba fue desplazada de su sitio; su poder destructivo se amortiguó. El artefacto estalló y murieron sólo cuatros personas (en el recinto había veinticuatro). Hitler salió totalmente ileso. Pocos horas después, Stauffenberg fue capturado. Fue sometido a un juicio sumario. Se lo ejecutó en la noche del mismo día del fallido golpe contra el demonio destructor de espesos bigotes. Stauffenberg tenía sólo 36 años

Todo ese atentado se planificó con el Plan Walkiria, (motivo de otro esrito) que desafortunadamente no logró su exito, porque Hitler salió ileso
Lo comenta Wikipedia, que en la actualidad von Strauffenberg, es considerado como un heroé de la resistencia anti nazi durante la Segunda Guerra Mundial. Lo que muchos historiadores debaten es si la desición de llevar a cabo el asesinato se debio a los errores estrategicos de Hitler en el modo de llevar la guerra o si se debio por el horror de von Strauffenberg al entererarse del los crimenes y limpieza racial llevados por Hitler y las SS. Si bien, casi todos coinciden que el plan fue fruto de un intento para frenar la guerra, se cree que tambien la politica agresiva sobre la población de judíos, gitanos, etc; en los paises ocupados por Alemania, llevo a von Strauffenberg a realizar el atentado y acabar con Hitler.
El General Fromm detuvo a los sorprendidos von Stauffenberg y los demás conspiradores. Él mismo condenó a muerte al Coronel Claus von Stauffenberg, al Teniente Heinrich von Haeften, al General Olbricht y al Coronel Albrecht Mertz von Quirnheim, los cabecillas de la operación. Al General Beck, Fromm le dio ocasión de suicidarse.
En primer lugar fusilaron al General Olbricht. Como segundo le tocaba el turno a Stauffenberg, pero, cuando estaban a punto de disparar, el Teniente von Haeften se lanzó delante de Stauffenberg recibiendo las balas destinadas a su jefe. Las últimas palabras gritadas por Stauffenberg segundos antes de morir como tercero fueron: Larga vida para la Sagrada Alemania (Es Lebe die heiliges Deustchland!). Mertz von Quirnheim murió en último lugar.