Im Sommer 1942 errichtete die Schutzstaffel (SS) bei Treblinka im nordöstlichen Teil des "Generalgouvernements" an der Bahnstrecke Warschau-Bialystok ein Vernichtungslager. Neben Belzec und Sobibor war es das dritte Lager der "Aktion Reinhardt", in welchem vor allem die Ermordung der Juden des Geneneralgouvernements im Rahmen der "Endlösung der Judenfrage" durchgeführt wurde. Durch die Einbeziehung der bei den anderen Lagern gewonnenen Erfahrungen galt Treblinka bei der SS als das "perfekteste Vernichtungslager" der "Aktion Reinhardt". Im Auftrag des Reichsführers-SS und "Chefs der deutschen Polizei", Heinrich Himmler, ernannte der SS- und Polizeiführer des Distrikts Lublin, Odilo Globocnik (1904-1945), den SS-Obersturmführer Irmfried Eberl (1910-1948) zum Lagerkommandanten von Treblinka.
Eberl wurde im September 1942 von dem früheren Kommandanten des Vernichtungslagers Sobibor, Franz Stangl (1908-1971), abgelöst. Beide waren zuvor in den "Euthanasie"-Anstalten an der Ermordung psychisch Kranker und Körperbehinderter beteiligt gewesen, ebenso das ihnen unterstellte deutsche Lagerpersonal. Die Bewachung des Lagers und den Betrieb der Gaskammern übernahmen Volksdeutsche und Ukrainer.
Das Vernichtungslager Treblinka war in drei Bereiche aufgeteilt. Im ersten befanden sich die Unterkünfte für das deutsche und "fremdvölkische" Lagerpersonal sowie Büros und Werkstätten. Der zweite Teil bestand aus dem "Ankunftsbereich" mit Gleis und Rampe, Entkleidungsbaracken für die Opfer und Lagerräumen für ihre Habe. Die Gaskammern, Leichengruben und Unterkünfte für die dort arbeitenden Juden bildeten den dritten, völlig isolierten Lagerbereich. Ein schmaler Weg, "Schlauch" genannt, führte vom Ankunfts- zum Vernichtungsbereich.
Die Massentötungen in Treblinka begannen am 23. Juli 1942 an Juden aus dem Warschauer Ghetto. Es folgten Transporte aus den Distrikten Radom und Lublin des "Generalgouvernements" sowie dem Bezirk Bialystok. Allen ankommenden Juden wurde erklärt, sie befänden sich in einem "Durchgangslager" und würden nach dem Duschen und der Desinfektion ihrer Kleider in ein Arbeitslager überstellt. Nach Männern und Frauen getrennt mussten sie sich ausziehen und ihr Gepäck abgeben. Anschließend trieben SS-Männer die Juden durch den "Schlauch" direkt in die als Duschräume getarnten Gaskammern. Ein im Nebenraum installierter Dieselmotor erzeugte das Giftgas Kohlenmonoxid, das in die Gaskammern eingeleitet wurde. Ein aus Juden bestehendes Arbeitskommando musste anschließend die Leichen nach versteckten Wertsachen durchsuchen, die Haare abschneiden, die Goldzähne entfernen und die Körper schließlich in Massengräber werfen. Diese aus den Transporten ausgewählten "Arbeitsjuden" wurden als Zeugen des Massenmords in regelmäßigen Abständen von der SS getötet und durch Neuankömmlinge ersetzt.
Nach täglichen Transporten von bis zu 10.000 Menschen waren am 28. August 1942 rund 268.000 Juden in Treblinka ermordet worden. Anfang Oktober 1942 ließ der neue Lagerkommandant Stangl zehn neue Gaskammern errichten, welche insgesamt 4.000 Menschen fassen konnten. Die SS kam somit einem Befehl Himmlers vom 19. Juli 1942 nach, der bis auf wenige Ausnahmen die Ermordung aller Juden des "Generalgouvernements" bis Jahresende vorsah. Bis zum Frühjahr 1943 wurden hunderttausende polnische, slowakische, griechische, mazedonische und jugoslawische Juden sowie Bewohner des Ghettos Theresienstadt in Treblinka vergast. Anfang März 1943 ließ die SS die Massengräber öffnen und die Leichen verbrennen, um die Spuren des Verbrechens zu verwischen. Als sich die Leichenverbrennung dem Ende näherte und die Liquidierung des Lagers bevorstand, gelang es einigen Häftlingen am 2. August 1943, Waffen zu erbeuten und zu fliehen. Die zurückgebliebenen Gefangenen wurden sofort von der SS erschossen. Anschließend ließ sie das Lager abreißen, den Boden umpflügen und zur Tarnung ein Bauernhaus errichten.
In dem Vernichtungslager Treblinka wurden innerhalb knapp eines Jahrs über 900.000 Menschen, hauptsächlich polnische, aber auch fast 30.000 nicht polnische Juden sowie tausende Sinti und Roma, ermordet. Aufgrund des Häftlingsaufstands haben rund siebzig Menschen das Lager überlebt.
1964 wurde am Ort des ehemaligen Vernichtungslagers eine Denkmalanlage errichtet.