Задержан в декабре 2001 года, 13 июня 2002 года был доставлен в тюрьму Гуантанамо. По словам журналиста, уже на базе Баграм американские солдаты длительное время подвергали его жестоким пыткам (регулярные избиения, сексуальные домогательства, угрозы изнасилования, многочасовое стояние на коленях, травля собаками), его также посадили в клетку в холодном авиационном ангаре. Как сказал Сами аль-Хадж, пытки продолжились после перевода на Гуантанамо: ему не давали спать, избивали, не оказывали медицинскую помощь. В 2005 году Комитет защиты журналистов выразил обеспокоенность судьбой Сами аль-Хаджа.
1 мая 2008 года он был отпущен и отправлен в Судан. По договорённости с США власти Судана согласились запретить аль-Хаджу заниматься журналистской деятельностью и покидать пределы государства. За шесть лет заключения в Гуантанамо Сами аль-Хадж похудел на 18 килограммов, приобрёл серьёзные заболевания печени, почек, сердца и расстройство психики. После освобождения он сказал, что надсмотрщики в тюрьме грубо нарушают права заключённых: «ситуация в Гуантанамо очень плохая, причем она ухудшается день за днем». По его словам, некоторых из задержанных держат в тюрьме голыми.
Находясь в заключении, Сами аль-Хадж писал стихи («Я пленник, но преступники — те, кто держит меня в плену»):
