Già nella primavera del 1942, i tedeschi incominciarono a sperimentare nuove tecniche per l'eliminazione degli Ebrei e di altri oppositori, reali o immaginari. Una tecnica sulla quale inizialmente si contava molto era quella degli "autocarri a gas": mediante una semplice deviazione applicata al tubo di scappamento di un autocarro, il monossido di carbonio prodotto dal motore Diesel veniva convogliato nel cassone posteriore, ermeticamente chiuso, nel quale erano stati stipati dai cinquanta ai sessanta prigionieri.
La tecnica degli "autocarri a gas", che era già stata sperimentata tra il gennaio 1940 e l'agosto 1941 durante la cosiddetta "Operazione eutanasia T4", non parve soddisfare le aspettative dei nazisti, giacché non appariva abbastanza efficiente per la progettata uccisione di diversi milioni di Ebrei.

Nell'autunno del 1941, ad Auschwitz, venne messa a punto, quasi per caso, una nuova tecnica per lo sterminio sistematico. L'idea, molto semplice, venne al comandante del campo, Rudolf Höss e venne tecnicamente realizzata dall'ufficiale SS Kurt Gerstein: poiché nel campo erano presenti ingenti scorte di un gas a base di acido prussico, denominato Zyklon B, che serviva per disinfestare le baracche e le divise dei prigionieri dai parassiti, si pensò che avrebbe potuto servire anche per l'eliminazione dei prigionieri.
La Commissione d'inchiesta polacca per i crimini di guerra, che nel 1946 ricostruì le vicende di Auschwitz, descrive in questo modo il primo esperimento, avvenuto molto probabilmente nel periodo tra il 5 e il 31 dicembre 1941:

[...] l'uccisione in massa fu sperimentata in ricoveri sotterranei del blocco n. 11 su duecentocinquanta malati dell'ospedale e circa seicento prigionieri di guerra sovietici. Le finestre del rifugio furono ricoperte di terra. Un membro delle SS, munito di maschera antigas, lanciò nell'interno, attraverso la porta aperta, il contenuto delle casse di Zyklon B, poi la porta fu rinchiusa. L'indomani, nel pomeriggio, l'SS Palitsch, sempre con la maschera, aprì la porta e constatò che parecchie persone erano ancora vive. Allora fu aggiunto nuovo Zyklon B e la porta fu rinchiusa sino alla sera del giorno dopo. Questa volta tutti i prigionieri furono trovati asfissiati» [cit. in Poliakov (1955), p. 271].

Il primo esperimento avvenne nella località di Birkenau (Brzezinski in polacco), che in seguito divenne il luogo delle esecuzioni. I locali nei quali era stata eseguita la prova vennero resi stagni e provvisti di porte molto solide, in grado di contenere l'eventuale pressione di centinaia di prigionieri. Nel giugno del 1942 una piccola casa colonica di Birkenau fu adattata con camere a gas e destinata all'eliminazione degli Ebrei inabili al lavoro. Nel frattempo, nuovi esperimenti consentirono di dosare il gas in modo più efficace e già nel luglio del 1942 incominciarono ad affluire ad Auschwitz da tutta l'Europa occupata convogli di Ebrei destinati all'eliminazione.
Data l'insufficienza delle due camere a gas esistenti, venne appaltata alla ditta "Topf & Söhne" di Erfurt la costruzione di altri due impianti. I tecnici della "Topf & Söhne" ebbero l'idea di raggruppare nei medesimi edifici le camere a gas e i forni crematori necessari per lo smaltimento dei cadaveri. Entro il mese di aprile 1943 furono completati i complessi denominati "Krema IV" e "Krema V".

Sulla base delle dichiarazioni di Rudolf Höss [Höss (1958)] e delle ricerche storiografiche effettuate nel dopoguerra, si calcola che tra l'estate del 1942 e la fine di novembre del 1944, quando Himmler diede l'ordine verbale di sospendere gli omicidi con il gas, siano stati uccisi nelle camere a gas di Auschwitz circa 1.000.000 di Ebrei con esecuzione immediata (cioè subito dopo l'arrivo dei treni che li trasportavano nel campo) e circa 300.000 detenuti immatricolati, tra i quali molti non-Ebrei (in una sola notte, nell'agosto del 1944, vennero "gasati" circa 4.000 zingari). In alcuni periodi, per esempio tra il maggio e il giugno del 1944, quando giunsero ad Auschwitz gli Ebrei ungheresi, furono uccise quotidianamente tra le 12.000 e le 15.000 persone, con punte massime di 22.000 persone in un solo giorno.

1942:

Le camere a gas del Krema IV ad Auschwitz. Contrariamente a quelle dei crematori Krema II e Krema III, queste camere si trovavano al di sotto del livello del suolo e il Zyklon-B veniva introdotto attraverso piccole aperture (visibili nella fotografia) collocate sul muro esterno, dotate di imposte.

Fonte: J.C. Pressac, Auschwitz: Technique and operation of the gas chambers, 1989, p. 417.