Приговором вышеуказанного суда Пётр Петрович был оправдан в части его обвинения по статьям 58–16 и 58–11 УК РСФСР и признан виновным по пункту «б» статьи 193-21 УК РСФСР, осуждён к 5 годам лишения свободы с лишением правительственных наград: ордена
Красного Знамени и юбилейной медали «XX лет РККА», воинского звания генерал-майор.
На следующий день после вынесения приговора, рассмотрев ходатайство осуждённого о помиловании, Президиум Верховного совета СССР счёл возможным освободить Собенникова от отбывания наказания со снятием судимости. Он был лишён вышеуказанных наград, понижен в воинском звании до полковника и направлен на фронт с формулировкой «для использования на низшей военной работе».
…С апреля по сентябрь 1942 года он был прикомандирован к группе Маршала Советского Союза Ворошилова, а затем воевал в составе Брянского, Центрального, Белорусского и 2-го Белорусского фронтов. В апреле 1943 года он был восстановлен в звании генерал-майора, а в феврале 1944 года стал генерал-лейтенантом. Завершил войну в Берлине в должности заместителя командующего 3-й армией 2-го Белорусского фронта. Собенников был награждён орденами Ленина, Суворова II степени, Кутузова II степени, Богдана Хмельницкого I степени, Отечественной войны
1 степени, двумя орденами Красного Знамени, медалями «За взятие Кёнигсберга», «За победу над Германией».
По словам его внука, М.М. Родичева, «…Сам генерал в послевоенные годы не любил рассказывать о событиях, предшествовавших его аресту, да и вообще о войне. Он переживал всё по-своему, и считал возникшую тогда ситуацию недоразумением, а последующий акт помилования – покаянием государства за допущенную ошибку. Пётр Собенников не беспокоился на этот счёт, потому что никогда не считал себя ни виноватым, ни обиженным и вполне адекватно оценивал и время, и существовавшие тогда порядки».
В 2010 году, рассмотрев дело генерала П. П. Собенникова по надзорному представлению заместителя Генерального прокурора Российской Федерации – Главного военного прокурора С. Н. Фридинского, Президиум Верховного суда Российской Федерации определил вынесенное в 1942 году судебное решение подлежащим отмене и отменил приговор Военной коллегии Верховного суда СССР от 6 февраля 1942 года в отношении генерала, т. е. он был реабилитирован.