Οι Ναζί άρχισαν να πειραματίζονται με τα δηλητηριώδη αέρια ως μέσο μαζικής δολοφονίας στα τέλη του 1939 με την εκτέλεση ψυχασθενών («ευθανασία») χρησιμοποιώντας καθαρό, χημικής παρασκευής μονοξείδιο του άνθρακα. Μετά την εισβολή στη Σοβιετική Ένωση τον Ιούνιο του 1941 και τις μαζικές εκτελέσεις αμάχων από τα Einsatzgruppe (Ομάδες Ειδικής Δράσης), οι Ναζί πειραματίστηκαν με τη χρήση ειδικών κινητών θαλάμων αερίων για μαζικές δολοφονίες. Οι ειδικοί κινητοί θάλαμοι αερίων ήταν φορτηγά οχήματα με καρότσες που έκλειναν αεροστεγώς, στο εσωτερικό των οποίων διοχέτευαν τα καυσαέρια από την εξάτμιση του κινητήρα. Τα Einsatzgruppe (κινητές μονάδες εξόντωσης) δολοφόνησαν με δηλητηριώδη αέρια εκατοντάδες χιλιάδες άτομα, κυρίως Εβραίους, Ρομά (Τσιγγάνους) και άτομα με διανοητικές ασθένειες. Το 1941 τα SS κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο εκτοπισμός των Εβραίων προς στρατόπεδα εξόντωσης (όπου θα εκτελούνταν σε θαλάμους αερίων) ήταν ο αποδοτικότερος τρόπος για την επίτευξη της «Τελικής Λύσης». Το ίδιο έτος οι Ναζί άνοιξαν το στρατόπεδο Κέλμνο στην Πολωνία. Εκεί σε κινητούς θαλάμους αερίων δολοφονούνταν Εβραίοι της περιοχής της Λοτζ της Πολωνίας και Ρομά.

Το 1942 στα κέντρα εξόντωσης Μπέλζεκ, Σόμπιμπορ και Τρεμπλίνκα στην Πολωνία ξεκίνησαν οι συστηματικές μαζικές δολοφονίες σε σταθερούς θαλάμους αερίων (με μονοξείδιο του άνθρακα που παραγόταν από πετρελαιοκινητήρες). Καθώς τα θύματα «ξεφορτώνονταν» από τα βαγόνια που προορίζονταν για τη μεταφορά ζώων, τους έλεγαν ότι θα έπρεπε να απολυμανθούν στα «λουτρά». Οι Ναζί και Ουκρανοί δεσμοφύλακες συχνά φώναζαν στους κρατούμενους και τους χτυπούσαν , καθώς τους έδιναν την εντολή να μπουν στα «λουτρά» με τα χέρια σηκωμένα προκειμένου να χωρέσουν στο θάλαμο αερίων όσο το δυνατόν περισσότερα άτομα. Όσο πιο γεμάτος ήταν το θάλαμος αερίων, τόσο πιο σύντομα επερχόταν η ασφυξία των θυμάτων. Οι Ναζί διαρκώς αναζητούσαν αποτελεσματικότερους τρόπους εξόντωσης. Στο στρατόπεδο Άουσβιτς στην Πολωνία διεξήγαγαν πειράματα με σφαιρίδια του αερίου Zyklon B (παλαιότερα το χρησιμοποιούσαν για απολύμανση με υποκαπνισμό) το οποίο μετατρεπόταν σε θανατηφόρο αέριο με την επαφή του με την ατμόσφαιρα. Αυτά τα πειράματα οδήγησαν στην ταχύτερη μέθοδο εκτέλεσης με δηλητηριώδη αέρια και το Zyklon B επιλέχθηκε ως μέσο μαζικής εκτέλεσης στο Άουσβιτς. Στο απόγειο των εκτοπισμών, έως 6.000 Εβραίοι εκτελούνταν καθημερινά στο Άουσβιτς στους θαλάμους αερίων. Στρατόπεδα συγκέντρωσης όπως το Στούτχοφ, το Μάτχαουζεν, το Σαξενχάουζεν και το Ράβενσμπρουκ, αν και δεν είχαν σχεδιαστεί ειδικά ως στρατόπεδα εξόντωσης, διέθεταν επίσης μικρότερους θαλάμους αερίων.