Im Weltkrieg
Mit dem Beginn und im Verlauf des Zweiten Weltkriegs veränderte sich auch im KZ Buchenwald vieles. Unmittelbar nach Kriegsbeginn wurden im Oktober 1939 begann mit der Aufnahme von 8.500 Männer aus der Tschechoslowakei, Polen und Österreich in das Lager ein Trend, der sich mit der Internierung von immer mehr Menschen aus anderen Ländern bis zu dessen Ende fortsetzte. Bei der Befreiung des Lagers im April 1945 waren 95 Prozent der Häftlinge ausländischer Herkunft.
1940 wurde das Krematorium des Lagers fertiggestellt, in dem sich neben dem Verbrennungsraum auch einen Sezierraum und eine Pathologie zum Herausbrechen von Goldzähnen befand. Die ersten Verbrennungsöfen hatte die Erfurter Firma Topf & Söhne bereits im Dezember 1939 geliefert, die im Frühjahr 1941 durch weitere Öfen der Firma ergänzt lieferte.
Nach dem Überfall auf die Sowjetunion 1941 wurden tausende sowjetische Kriegsgefangene im Lager untergebracht und hier in den folgenden Jahren durch Genickschuss gezielt getötet. Im Kellergeschoss gab es Wandhaken, an denen ebenfalls viele Häftlinge getötet wurden.
Nachdem Lagerkommandant Karl Otto Koch im Dezember 1941 wegen Korruptionsvorwürfen nach Lublin versetzt worden war, wurden unter dessen Nachfolger Hermann Piester ab Januar 1942 in Buchenwald die ersten medizinischen Versuche an Häftlingen durchgeführt. Viele wurden beispielsweise sie mit Fleckfieber infiziert, um Impfstoffe zu testen. Gleiches geschah mit TBC-Erregern. Außerdem wurden Häftlingen zu Testzwecken gezielt Brandbombenverletzungen zugefügt. Zahlreiche Häftlinge starben qualvoll an den Folgen solcher Experimente oder litten lebenslang darunter. Da die Häftlinge auf engstem Raum zusammenlebten, breiteten sich auch Krankheiten in Buchenwald schnell aus, wobei es auch zu Epidemien kam, die jedoch nicht behandelt wurden.
Im Februar 1942 entstand in den Weimarer Gustloff-Werken das erste Außenkommando des Konzentrationslagers Buchenwald. Im Juli des Jahres wurde außerdem mit dem Bau einer Gewehrfabrik der Wilhelm-Gustloff-Werke neben dem Lager begonnen. Im August 1943 entstand bei Nordhausen das Außenlager „Mittelbau-Dora“ für die unterirdische Raketenproduktion. Dort starben allein in den ersten sechs Monaten 2.900 Häftlinge. Im März 1944 erhöhte sich die Anzahl der Außenlager auf 22; bis zum Kriegsende sollten es in insgesamt 136 Außenkommandos KZ-Häftlinge aus Buchenwald rücksichtslos für die Rüstungsindustrie und andere Aufgaben ausgebeutet.