Tại các trại hành quyết có phòng hơi ngạt, tất cả tù nhân được đưa đến bằng xe lửa, vào địa điểm tiếp nhận, tại đây tất cả áo quần và tư trang đều bị tước đoạt. Họ bị dồn, thân thể trần truồng, vào các phòng hơi ngạt. Trước đó họ được bảo cho biết được đưa đi tắm hoặc tẩy trừ rận chấy, trên đường đi có các bảng chỉ dẫn "phòng tắm" hoặc "tắm hơi".

Theo Rudolf Höß, chỉ huy trại Auschwitz, boong ke 1 chứa 800 người, boong ke 2 chứa 1.200. Một khi phòng hơi ngạt đầy người, cửa phòng bị khóa chặt và những viên Zyklon-B, được thả vào phòng qua những lỗ thông hơi trên tường, bắt đầu tỏa khí độc. Những người bị nhốt trong phòng sẽ chết trong vòng 20 phút; chết nhanh hay chậm phụ thuộc vào vị trí người ấy đứng gần lỗ thông hơi hay không, theo ước tính của Rudolf Höß, khoảng một phần ba nạn nhân chết tức khắc. Joann Kremer, một bác sĩ SS, làm chứng: "Có thể nghe tiếng la hét kêu gào của các nạn nhân, rõ ràng là họ đang cố tìm cách cứu mạng mình."[1]

Khi dọn xác nạn nhân, các tù nhân từng là nha sĩ được giao nhiệm vụ dùng kềm thu hồi răng vàng trong miệng các xác chết, và tóc của những xác phụ nữ đều bị cắt.[2]

Một phát kiến mới là chúng tôi cho xây dựng các phòng hơi ngạt có thể chứa 2.000 người cùng một lúc, trong khi trại Treblinka với 10 phòng hơi ngạt chỉ chứa mỗi lần 200 người. Tù nhân được phân loại như sau: tại Auschwitz chúng tôi có hai bác sĩ chuyên làm việc này. Tù nhân xếp hàng từng người một đến trình diện bác sĩ, những người có đủ sức khỏe để làm việc sẽ được nhập trại. Những người còn lại bị đưa đến chỗ hành quyết. Trẻ em còn nhỏ chắc chắn bị giết vì chúng không thể làm việc. Một cải tiến khác khiến chúng tôi qua mặt trại Treblinka, là ở Treblinka nạn nhân hầu như luôn biết là họ sẽ bị hành quyết, trong khi ở Auschwitz chúng tôi cố làm cho họ tin là họ đang được đưa đi tẩy trừ chấy rận. Dĩ nhiên, nhiều khi họ nhận ra ý định của chúng tôi, vì vậy đôi khi chúng tôi cũng gặp khó khăn hoặc có khi bùng nổ bạo loạn. Thường thì các bà mẹ cố giấu con mình sau những lớp áo, nhưng chúng tôi phát hiện ra ngay và đem chúng đi hành quyết. Chúng tôi được lệnh tiến hành các cuộc hành quyết trong bí mật, nhưng mùi hôi thối bốc ra từ những thi thể bị thiêu lan tỏa khắp vùng, nên mọi người dân sinh sống gần đó đều biết rằng các cuộc hành quyết đang diễn ra trong trại Auschwitz. - Rudolf Höß, chỉ huy trại Auschwitz, làm chứng tại Nuremberg[3]

Năm 1942, Quốc xã cho khởi động giai đoạn tàn sát cao nhất trong vụ Holocaust, theo đề án Aktion Reinhard, mở cửa các trại hành quyết Belzec, Sobibór, và Treblinka. Tháng 9 năm 1943, hơn 1,7 triệu người Do Thái bị giết trong ba trại này. Trại tử thần lớn nhất được xây dựng tại Auschwitz-Birkenau, gồm có một trại lao động (Auschwitz) và một trại hành quyết (Birkenau); trong trại Birkenau có bốn phòng hơi ngạt và một lò thiêu xác. Trại Birkenau là nơi kết thúc mạng sống của khoảng 1,6 triệu người Do Thái (trong đó có 438.000 người Do Thái bị đem đến từ Hungary chỉ trong vòng vài tháng), 75.000 người Ba Lan và đồng tính nam, cùng khoảng 19.000 người Roma. Vào lúc cao điểm, mỗi ngày có đến 8.000 người bị đưa vào phòng hơi ngạt.

Khi nhập trại, mọi vật dụng có giá trị đều bị tịch thu, phụ nữ bị buộc cắt tóc ngắn. Theo những tài liệu của Đức Quốc xã, tóc của tù nhân được dùng để sản xuất tất dài. Tù nhân bị chia thành hai nhóm: những người yếu sức bị đưa ngay vào phòng hơi ngạt (đôi khi ngụy trang thành phòng tắm), những người khác bị sử dụng như những lao động khổ sai trong nhà máy hoặc tại các cơ sở công nghiệp được xây dựng bên trong hoặc kế cận trại. Giày, tất dài và các vật dụng khác của người tù được tái chế thành các sản phẩm phục vụ chiến tranh. Một số tù nhân bị buộc làm công việc gom xác và thu hồi răng vàng từ các thi thể.