Za iba 15 mesiacov tu zahynulo na 870.000 ľudí, či už strelou do tyla alebo v plynových komorách. Treblinka bola jedným z troch táborov, otvorených v lete 1942 v rámci operácie Reinhard, v ktorých do konca roku 1943 zavraždila nemecká mašinéria 1,7 milióna ľudí.
Plány nacistického vedenia narušili v Treblinke (aj ďalších miestach smrti) väzni z obslužného tábora, ktorí sa v lete 1943 vzbúrili. Odbojová skupina vznikla v tábore už na začiatku roku 1943, jej pokus o povstanie sa ale nepodaril. Vedenie nakoniec prevzal bývalý dôstojník československej armády Zelo Bloch a povstanie, ktoré bolo plánované od apríla 1943, sa začalo 2. augusta 1943. Zo skladu, ku ktorému si zhotovili odtlačok kľúča, vyniesli väzni zbrane a granáty, podarilo sa im zapáliť budovu, v ktorej bývali Nemci a Ukrajinci.
Postupne vzplanuli takmer všetky budovy v tábore. Väzni sa pokúšali preliezť ostnatú hradbu, mnoho z nich bolo zastrelených zo strážnych veží, ostatní utekali do bažinatých lesov. Zo sedemsto väzňov sa zachránila asi desatina. Bol medzi nimi aj Čech Richard Glazar, autor knihy Treblinka - slovo ako z detskej riekanky. Po povstaní Nemci začali tábor likvidovať, postupne jeho priestor zaorávali a pred príchodom východného frontu spálili budovy, ktoré sa v ňom nachádzali.
Hlavným vyhladzovacím táborom sa medzitým stal tábor v Osvienčime, kde bol na vraždenie už plne používaný jedovatý plyn cyklón B (v Treblinke nacisti ešte používali buď stlačený kysličník uhoľnatý alebo výfukové plyny) a kde zahynulo 1,5 milióna ľudí. Veliteľ Treblinky Franz Stangl po odchode z Poľska v lete 1943 viedol protipartizánske akcie v Juhoslávii, po vojne sa mu podarilo utiecť a cez Sýriu sa dostal do Brazílie. Koncom 60. rokov ho vydali do Nemecka, kde ho odsúdili na doživotie. Zomrel pol roka po rozsudku, v júni 1971.
