Clauberg, der als Fachmann auf dem Gebiet der Sterilisationsforschung galt, hegte lange Zeit den Plan für ein Forschungsinstitut für Fortpflanzungsbiologie, kam aber bei den entsprechenden Regierungsstellen mit dem Vorschlag nicht weiter. Er führte Tierversuche durch, bei denen er den Versuchstieren formalinhaltige Substanzen in die Eileiter injizierte, welche Schleimhautverklebungen zur Folge hatten. Clauberg suchte den Kontakt zu Reichsführer SS Heinrich Himmler und wurde am 22. März 1941 von ihm vorgeladen. Er trug Himmler Gedanken zu Behandlung von individueller Unfruchtbarkeit, zur generellen Ursache für die Zunahme von Unfruchtbarkeit und zur operationslosen Sterilisation vor.[11] Hintergrund für Himmlers Interesse war die Absicht, eine „negative Demographie“ bei den „Ostvölkern“ in den bereits im Krieg eroberten Gebieten herbeizuführen.[12] Im Mai 1942 bat Clauberg Himmler schriftlich um die Möglichkeit, in größerem Umfang diese Sterilisationsversuche auch an Frauen durchführen zu können.[3] Spätestens im Dezember 1942 wurde Clauberg im KZ Auschwitz-Birkenau tätig und begann – ebenso wie Horst Schumann – im Block 30 des Frauenlagers mit den Sterilisationsversuchen. Im März 1943 wies man ihm den Block 10 im Stammlager des KZ Auschwitz für seine Experimente zu.[13] In den zwei Sälen im Obergeschoss dieses Blocks waren einige hundert Jüdinnen aus verschiedenen Ländern untergebracht. Mit der von Clauberg erarbeiteten Methode einer operationslosen Massensterilisierung wurde ein für diese Zwecke speziell präpariertes chemisches Mittel in die Eileiter injiziert, das deren starke Entzündung zur Folge hatte. Nach einigen Wochen waren die Eierstöcke verwachsen und damit verstopft. Einige Jüdinnen verstarben in direkter Folge der Experimente, andere wurden, weil sie nach Claubergs Kriterien unbrauchbar waren für die Experimente, selektiert, in Birkenau im Gas erstickt oder in einem Arbeitskommando ums Leben gebracht.[14] Von 1942 bis 1944 wurden Clauberg in Auschwitz 498 Häftlinge „für Versuchszwecke“ zur Verfügung gestellt, wobei er pro Frau und Woche eine Summe von 1 Reichsmark an die Lagerleitung zu entrichten hatte.[4] „Claubergs brutales Vorgehen ist bald lagerbekannt – einmal kommen SS-Aufseherinnen hinzu, weil sie sehen wollen, was er denn eigentlich mit den Frauen treibe, deren Geschrei durch das Lager hallt“.[4] Aufgrund des Vorrückens der Roten Armee setzte er seine Versuche im Konzentrationslager Ravensbrück an mindestens 35 weiteren Frauen fort.[4] Insgesamt führte Clauberg zwischen ca. 550 und 700 Zwangssterilisationen durch. Zu seinen Opfern zählte Ilse Arndt.
