Nas suas experiências com seres humanos, ele injetou tinta azul nos olhos de crianças, atirou pessoas para caldeirões de água a ferver para testar as suas reações, amputou membros de prisioneiros, dissecou anões vivos e recolheu milhares de orgãos humanos. Além disso ele selecionou pessoalmente mais de 400 mil prisioneiros para morrerem em câmaras de gás em Auschwitz, ao longo de quase 2 anos.
Mengele foi responsável por indiscritivéis experiências médicas efetuadas nos seus prisioneiros, especialmente em gêmeos. Estes muitas vezes não tinham mais do que 5 anos de idade e imediatemente após as experiências eram assassinados,um caso que chama atenção, é a tentativa de Mengele de ''criar'' um gêmeo siames, custurou ele então, gêmeos univitelinos saudaveis ligando orgaos e tecidos, esses gêmeos não tinha mais que 2 anos de idade, segundo pessoas que trabalhavam nesse campo de concentração, as crianças saturadas choraram de dor até a morte...Mengele fez experiências com ciganos e judeus que tinham doenças hereditárias como nanismo, síndrome de Down, irmãos siameses e outras afeções e dissecou vivas algumas pessoas mestiças, submergindo depois os seus cadáveres numa tina com um líquido que consumia as carnes, deixando livres os ossos. Os esqueletos eram enviados para Berlim como macabro mostruário da degeneração física dos judeus ou outros.