Pierwszym obozem powstałym w okolicach Treblinki był karny obóz pracy Treblinka I. Istniał od lipca 1941 roku. Niemcy początkowo przetrzymywali w nim Polaków, później również Żydów. W obozie panował głód i terror. Do momentu jego likwidacji pod koniec lipca 1944 roku przeszło przez niego ok. 20 tys. więźniów, z czego ok. 10 tys. zmarło lub zostało rozstrzelanych.
W połowie 1942 roku w ramach "Akcji Reinhard", której celem była zagłada ludności żydowskiej, Niemcy wybudowali obok karnego obozu pracy - obóz zagłady Treblinka II. Jego załogę stanowiło ok. 30-40 Niemców i Austriaków, przeważnie członków SS i policji, oraz 100-120 strażników, głownie pochodzenia ukraińskiego. Pierwszym komendantem obozu zagłady w Treblince był dr medycyny Irmfried Eberle.
We wrześniu 1942 roku zastąpił go urodzony w Austrii SS hauptsturmfuehrer Franz Paul Stangl, zwany przez więźniów z powodu ubierania się w biały mundur "Biała śmierć". Stangl pełnił wcześniej funkcję komendanta obozu w Sobiborze. Jego zastępcą był SS unterscharfuehrer Kurt Hubert Franz, przeniesiony do Treblinki latem 1942 roku z obozu w Bełżcu.
Pierwszy transport do obozu przybył 23 lipca 1942 roku, wioząc Żydów deportowanych z Warszawy. Do 21 września tego roku z getta warszawskiego do obozu zagłady w Treblince wywieziono 254 tys. ludzi. Deportowani przybywali do Treblinki skrajnie wycieńczeni. Często po wielodniowym transporcie w wagonach bydlęcych 1/3 przewożonych osób już nie żyła lub była bliska śmierci. Transporty Żydów z Europy Zachodniej przyjeżdżały częściowo w wagonach osobowych.
Wypędzeni z wagonów ludzie musieli zostawić bagaż, a następnie pod pozorem kąpieli kazano im się rozbierać. Osoby starsze, niesprawne fizycznie i osierocone dzieci były od razu zabijane strzałem w tył głowy w tzw. lazarecie. Pozostali, popędzani z wielką brutalnością, szli do przypominających łaźnie komór gazowych, gdzie byli uśmiercani spalinami z motoru diesla, dusząc się w wielkich męczarniach przez ok. 0,5 godz.
Dla zatarcia śladów popełnianych zbrodni od wiosny 1943 roku na polecenie Niemców komanda więźniów wykopywały zwłoki zamordowanych i paliły je na specjalnych rusztach wykonanych z szyn kolejowych.
2 sierpnia 1943 roku w obozie zagłady w Treblince wybuchł zbrojny bunt, w którym wzięło udział ponad 800 więźniów. Samuel Willenberg, więzień obozu i uczestnik wydarzeń sprzed 65 lat w książce "Bunt w Treblince" pisał: "Nadszedł pamiętny dzień 2 sierpnia 1943 r. Było upalnie i słonecznie. Nad całym obozem Treblinka roznosił się odór spalonych, rozkładających się ciał tych, którzy przedtem zostali zagazowani. Ten dzień był dla nas dniem wyjątkowym. Mieliśmy nadzieję, że spełni się w nim to, o czym od dawna marzyliśmy. Nie myśleliśmy, czy pozostaniemy przy życiu. Jedyne, co nas absorbowało, to myśl, aby zniszczyć fabrykę śmierci, w której się znajdowaliśmy".
Nierówna walka rozpoczęła się ok. godz. 16.00. Więźniowie podpalili część budynków obozowych, nie udało im się jednak zniszczyć komór gazowych. Tylko niewielka część powstańców posiadała broń i amunicję, którą wynieśli ze zbrojowni SS, pozostali mogli przeciwstawić dobrze uzbrojonej załodze obozu jedynie siekiery, noże, pręty czy młoty.
Willenberg wspominał: "Strzelanina się wzmagała. Za nami biegli znów więźniowie w kierunku bramy. Od strony garażu dolatywały do naszych uszu dźwięki detonacji. Poprzez drzewa widzieliśmy coraz wyższy płomień ognia - unosił się na wysokości zbiorników z benzyną, które znajdowały się między peronem a barakiem niemieckim. W szatańskim jakby tańcu płonęły niemieckie obozy. Wyschnięte gałęzie sosny wplecione w płot płonęły jak wąż, który ciągnie za sobą płonący ogon. Cała Treblinka stała w płomieniach".
Do więźniów próbujących przedostać się przez obozowe ogrodzenie strzelano z wież strażniczych. Większość z nich zabito. Z obozu udało się jednak uciec ok. 200 więźniom. Szacuje się, że końca wojny doczekać mogło nie więcej niż 100 spośród nich. Część pozostałych po buncie więźniów Niemcy natychmiast zabili. Pozostałych wykorzystali do rozpoczętej likwidacji obozu i zacierania śladów zbrodni.
W sierpniu 1943 roku do Treblinki przybyły jeszcze dwa transporty Żydów z białostockiego getta, których zamordowano w działających nadal komorach gazowych. W listopadzie tego samego roku rozstrzelano więźniów z ostatniego komanda. Teren obozu zaorano i obsiano łubinem. Wybudowano również na nim dom, w którym osiedlono ukraińską rodzinę.
Do czasu likwidacji obozu Treblinka II w listopadzie 1943 roku zamordowano w nim blisko 900 tys. Żydów. Ogromna większość z nich, ok. 760 tys., pochodziła z terenów polskich, ale wśród ofiar byli również Żydzi z Austrii, Bułgarii, Belgii, Czechosłowacji, Francji, Grecji, Jugosławii, Niemiec i ZSRR, a także Romowie i Sinti z Polski i Niemiec.
Komendant obozu Franz Paul Stangl po zakończeniu wojny uciekł do Austrii. Aresztowany przez armię amerykańską, zbiegł. Zatrzymano go ponownie dopiero w 1967 roku w Sao Paulo. Wyrokiem sądu w Duesseldorfie w 1970 roku skazany został na dożywotnie więzienie, w którym pół roku później zmarł na zawał serca.
Jego zastępca, kierujący po sierpniu 1943 roku likwidacją obozu zagłady w Treblince, Kurt Hubert Franz pod koniec wojny uciekł z niewoli amerykańskiej, a następnie żył pod swoim nazwiskiem w Niemczech. Po aresztowaniu w 1959 roku został skazany na dożywotnie więzienie w pierwszym procesie w sprawie Treblinki w Duesseldorfie w latach 1964-65. Podczas zatrzymania Huberta znaleziono album z fotografiami pochodzącymi z czasu jego pobytu w Treblince, noszący tytuł "Piękne czasy". W 1993 roku zwolniono go z więzienia ze względów zdrowotnych. Zmarł w 1998 roku.