Les opérations d’extermination au gaz commencèrent à Maïdanek en octobre 1942 et se poursuivirent jusqu’à la fin de l’année 1943. Trois chambres à gaz situées dans un même bâtiment, servaient à gazer les prisonniers au moyen de monoxyde de carbone ou de Zyklon B.

Maïdanek était principalement un camp de travail forcé pour les prisonniers polonais juifs et non-juifs et de centre de détention pour les membres de la Résistance polonaise du Gouvernement Général. Les convois de Juifs provenant de Pologne centrale et destinés à Belzec s’arrêtaient souvent à Lublin, de telle sorte que les Allemands pouvaient sélectionner les prisonniers aptes au travail et fournir de la main d'œuvre à Maïdanek. Les SS de Maïdanek pratiquaient régulièrement des sélections. Les détenus jugés inaptes au travail était exterminés, par balles ou dans les chambres à gaz.

Après la destruction du ghetto de Varsovie en mai 1943, quelque 18 000 survivants du soulèvement furent transférés à Maïdanek avec les installations des anciennes usines du ghetto, dans lesquelles les Juifs devaient travailler dans le cadre d’un nouveau projet industriel SS utilisant de la main-d’oeuvre forcée, les Industries de l’Est (Ostindustrie, GmbH). Echaudée par la résistance juive lors des déportations de Bialystok et de Vilna de l’été 1943 et par les soulèvements de Treblinka et de Sobibor (août et octobre 1943), la haute hiérarchie SS de Berlin décida d’exterminer les Juifs restants à Maïdanek.

Le 3 novembre 1943, des unités spéciales de la SS et de la police envoyées à Lublin spécialement à cet effet exécutèrent à l'extérieur du camp 18 000 Juifs de Maïdanek. Ce massacre qui dura une seule journée faisait partie de l’Aktion "Erntefest" (Opération "fête des moissons"), nom de code de l’extermination des Juifs survivants de Maïdanek et des camps de travail de Trawniki et de Poniatowa. Pendant les exécutions, les haut-parleurs diffusaient de la musique dans le camp pour couvrir le bruit.

Les Allemands évacuèrent en hâte Maïdanek lorsque les troupes soviétiques parvinrent à proximité de Lublin, en juillet 1944. Les Soviétiques entrèrent dans la ville et libérèrent le camp le 24 juillet. Les Allemands n’eurent pas le temps de le démanteler entièrement. Capturé presque intact, Maïdanek fut le premier camp de concentration important à être libéré. Dès la fin de l’été, les autorités soviétiques invitèrent des journalistes à visiter le camp et à constater les horreurs qui y avaient eu lieu.

Les victimes de Maïdanek comprenaient des Juifs de Pologne, notamment de Lublin, Varsovie, Radom et Bialystok ; un petit nombre de Juifs d’Europe occidentale, plus de 100 000 Juifs non polonais et des dizaines de milliers de prisonniers de guerre soviétiques, moururent à Maïdanek de froid, de dénutrition et de maladie pendant l’hiver 1941-42, qui fut particulièrement rude.

De 170 000 à 235 000 personnes moururent ou furent tuées à Maïdanek, dont 60 000 à 80 000 Juifs. La plupart succombèrent à la dénutrition, aux maladies, au froid et sous la torture, ou du fait du travail exténuant effectué sous la menace. Le nombre de victimes des chambres à gaz de Maïdanek n’est pas connu avec exactitude.