Το Νοέμβριο του 1941 οι γερμανικές αρχές ξεκίνησαν την ανέγερση ενός κέντρου εξόντωσης στο χώρο ενός πρώην στρατοπέδου καταναγκαστικής εργασίας στο νοτιοανατολικό τμήμα της κατεχόμενης Πολωνίας. Το Μπέλζεκ ήταν το δεύτερο γερμανικό στρατόπεδο εξόντωσης και άρχισε να λειτουργεί στις 17 Μαρτίου 1942. Από το Μάρτιο έως το Δεκέμβριο του 1942 οι Γερμανοί εκτόπισαν στο Μπέλζεκ περίπου 434.500 Εβραίους και άγνωστο αριθμό χριστιανών Πολωνών και Ρομά (Τσιγγάνων), όπου και δολοφονήθηκαν. Η πλειονότητα των θυμάτων ήταν Εβραίοι από τα γκέτο της νότιας Πολωνίας. Οι Γερμανοί εκτόπισαν στο Μπέλζεκ και Εβραίους γερμανικής, αυστριακής και τσέχικης καταγωγής.

Τη διοίκηση του στρατοπέδου εξόντωσης είχε αναλάβει μια ολιγομελής ομάδα από Γερμανούς αξιωματικούς των SS και της αστυνομίας και μια βοηθητική ομάδα δεσμοφυλάκων που αποτελείτο από πρώην Σοβιετικούς αιχμαλώτους πολέμου και Ουκρανούς ή Πολωνούς πολίτες. Ένας στενός, περιφραγμένος διάδρομος που έγινε γνωστός ως «σωλήνας» συνέδεε τα δύο παραπήγματα του κέντρου εξόντωσης. Οι εγκαταστάσεις που προορίζονταν για τις μαζικές δολοφονίες, περιελάμβαναν θαλάμους αερίων και ορύγματα για την ταφή των σορών. Κλαδιά που είχαν πλεχτεί στα συρματοπλέγματα και δέντρα που είχαν φυτευτεί περιμετρικά καμουφλάριζαν όσα συνέβαιναν εντός του στρατοπέδου.

Τραίνα με 40 έως 60 βαγόνια, το καθένα γεμάτο με 80 έως 100 άτομα, κατέφθαναν στο σιδηροδρομικό σταθμό του Μπέλζεκ. Στο στρατόπεδο εισέρχονταν τα βαγόνια σε εικοσάδες. Αμέσως μετά την άφιξη τους οι Εβραίοι έπαιρναν τη διαταγή να αποβιβαστούν. Τα SS και Γερμανοί αστυνομικοί ανακοίνωναν στους εκτοπισμένους Εβραίους ότι είχαν φτάσει σε ένα προσωρινό στρατόπεδο και ότι έπρεπε να παραδώσουν όλα τα πολύτιμα αντικείμενά τους. Οι Εβραίοι υποχρεώνονταν να γδυθούν και να τρέξουν μέσα από το «σωλήνα», ο οποίος οδηγούσε απευθείας σε θαλάμους αερίων που έφεραν την παραπλανητική ονομασία «Λουτρά». Μόλις σφραγίζονταν οι θύρες, μονοξείδιο του άνθρακα διοχετευόταν στους θαλάμους αερίων σκοτώνοντας όσους βρίσκονταν μέσα. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβανόταν για τους εκτοπισμένους –άνδρες, γυναίκες και παιδιά- στα επόμενα 20 βαγόνια.

Ομάδες αιχμαλώτων που επιλέγονταν γλύτωναν την εκτέλεση για να χρησιμοποιηθούν ως εξαναγκασμένοι εργάτες: μετέφεραν τα πτώματα από τους θαλάμους αερίων και έθαβαν τα θύματα σε ομαδικούς τάφους. Άλλοι αιχμάλωτοι αναγκάζονταν να ξεδιαλέγουν τα υπάρχοντα των θυμάτων και να καθαρίζουν τα βαγόνια για το επόμενο κύμα εκτοπισμένων. Το προσωπικό του στρατοπέδου δολοφονούσε σε τακτά χρονικά διαστήματα αυτούς τους αιχμάλωτους εργάτες και τους αντικαθιστούσε με νεοαφιχθέντες αιχμαλώτους. Τον Οκτώβριο του 1942, τα γερμανικά SS και αστυνομικοί, χρησιμοποιώντας Εβραίους κρατουμένους άρχισαν την εκταφή των σορών από τους ομαδικούς τάφους του Μπέλζεκ, τις οποίες έκαιγαν σε τεράστιους υπαίθριους «φούρνους» που τροφοδοτούνταν με την ξυλεία των σιδηροδρομικών γραμμών. Οι Γερμανοί χρησιμοποιούσαν επίσης ένα μηχάνημα για κονιορτοποίηση οστών. Στα τέλη της άνοιξης του 1943 το στρατόπεδο είχε πλέον κατεδαφιστεί. Τον Ιούνιο του 1943 οι εναπομείναντες Εβραίοι αιχμάλωτοι στο Μπέλζεκ εκτελέστηκαν ή μεταφέρθηκαν στο στρατόπεδο εξόντωσης Σόμπιμπορ όπου και εκτελέστηκαν σε θαλάμους αερίων. Μετά από την κατεδάφιση του Μπέλζεκ, οι Γερμανοί όργωσαν την περιοχή του στρατοπέδου. Οι σοβιετικές δυνάμεις κατέλαβαν την περιοχή τον Ιούλιο του 1944.