En 1935, voluntariamente participó en cursos para oficiales de la Wehrmacht, de tal modo que al estallar la Segunda Guerra Mundial, ingresó en el ejército como teniente en la reserva.
Durante una asignación en la campaña africana, llegó a conocer a Claus Graf Schenk von Stauffenberg, bajo cuya influencia se unió al movimiento de la resistencia contra los nazis.
Los conspiradores consiguieron un puesto para von Hagen en el Oberkommando der Wehrmacht, donde era responsable del servicio de correo entre los puestos militares en Berlín y el llamado Führerhauptquartier "Wolfsschanze" (la Guarida del Lobo, el cuartel general militar de Hitler cerca de Rastenburg en Prusia Oriental).
En mayo de 1944, Hagen, junto con Joachim Kuhn, dispusieron los explosivos que debían usarse en el atentado contra la vida de Hitler.
Von Hagen fue arrestado inmediatamente después del fallido atentado para asesinar al Führer.