En noviembre de 1941, las autoridades alemanas iniciaron la construcción del centro de exterminio de Belzec en el lugar donde había existido un campo de trabajo situado a 70 millas al sureste de Lublin. Durante la ocupación alemana de Polonia en la Segunda Guerra Mundial, esta zona formaba parte del distrito de Lublin del gobierno general.  Belzec fue el segundo centro de exterminio que abrieron los nazis (el primero fue Chelmno). Las operaciones de exterminio en Belzec comenzaron a nivel masivo el 17 de marzo de 1942. Entre marzo y diciembre de 1942, los alemanes deportaron al centro de exterminio a unos 434,500 judíos y a una cantidad indeterminada de polacos y romaníes (gitanos), y ahí fueron asesinados. La mayoría de los judíos asesinados en Belzec habían sido deportados de tres de los cinco distritos del gobierno general, los distritos de Galicia, Cracovia y Lublin. Los nazis también deportaron a judíos alemanes, austriacos y checos de los campos y los ghettos de tránsito a Belzec.

Un pequeño grupo de 20 a 30 oficiales alemanes de las SS y de la policía administraba el centro de exterminio de Belzec. La mayoría eran antiguos miembros de Aktion T4. Estos oficiales alemanes supervisaban una unidad de guardias compuesta por aproximadamente 100 hombres de diversas nacionalidades que fueron especialmente entrenados por las SS en el campo de Trawniki. 

Durante el apogeo de las operaciones de asesinato, llegaban a la estación trenes de carga con 40 a 60 vagones. Cada vagón venía abarrotado con 80 a 100 personas en su interior. Al campo entraban 20 vagones de carga a la vez y a los pasajeros se les ordenaba que desembarcaran. Los oficiales de las SS y la policía alemana avisaban a los deportados judíos que habían llegado a un campo de tránsito y que debían entregar todos sus objetos de valor. Los judíos eran obligados a desnudarse y a correr por un estrecho camino cerrado al que llamaban el “tubo”. Este camino conducía directamente a las cámaras de gas, marcadas engañosamente como duchas. Una vez que las puertas se sellaban, se canalizaba monóxido de carbono a las cámaras de gas, matando a los que estaban dentro. El proceso se repetía con los deportados de los siguientes 20 vagones de carga. 

Ocasionalmente, se seleccionaba a grupos de prisioneros para que permanecieran vivos como trabajadores forzados. Algunos de los prisioneros tenían la tarea de retirar los cuerpos de las cámaras de gas y enterrar a las víctimas en fosas comunes. A otros se les obligaba a clasificar las pertenencias de las víctimas y a limpiar los vagones de carga para la siguiente deportación. El personal del campo asesinaba periódicamente a estos trabajadores forzados y los sustituía por prisioneros recién llegados. En octubre de 1942, el personal alemán de las SS y de la policía ordenó a unos grupos de prisioneros judíos que exhumaran las fosas comunes de Belzec y quemaran los cuerpos en “hornos” al aire libre hechos con vías de ferrocarril. 

A finales de la primavera de 1943, las operaciones de exterminio en masa cesaron y el campo fue desmantelado. En junio de 1943, los prisioneros judíos restantes fueron fusilados en Belzec o deportados al centro de exterminio de Sobibor para ser gaseados. Los alemanes araron y camuflaron el lugar. Las fuerzas soviéticas invadieron la región en julio de 1944.