Nachdem die Nationalsozialisten an die Macht gekommen waren, begannen sie mit einer rassistischen Umgestaltung der deutschen Gesellschaft. So wurden in Buchenwald in den ersten Jahren seines Bestehens Männer inhaftiert, die aus verschiedenen Gründen nicht zur propagierten "Volksgemeinschaft" gehören sollten: Neben politischen Gegnern waren dies Juden, Sinti und Roma, Zeugen Jehovas, als "asozial" und "kriminell" stigmatisierte gesellschaftliche Außenseiter oder angebliche Homosexuelle. Diese Männer mussten das Lager in harter körperlicher Arbeit aus dem Nichts errichten.

Nach Beginn des Zweiten Weltkriegs stieg die Zahl der Häftlinge an. Zum ersten Mal wurden auch Männer aus den von Deutschland besetzten Ländern nach Buchenwald deportiert. Gleichzeitig eskalierte der SS-Terror. Buchenwald wurde zum Schauplatz von gezielten Massenmorden. Ab 1941 ermordeten SS-Männer 8.000 sowjetische Kriegsgefangene durch Erschießen auf einer eigens dafür eingerichteten Hinrichtungsstätte. Kranke oder vermeintlich arbeitsunfähige Männer wurden in Tötungsanstalten deportiert.

Ab 1943 wurde der Betrieb des Lagers von der Zwangsarbeit für die deutsche Rüstungsindustrie dominiert. Buchenwald entwickelte sich zu einem Lagersystem mit über 130 Außenlagern, das sich von Rhein und Ruhr im Westen bis nach Sachsen im Osten erstreckte. Die Häftlinge wurden als Zwangsarbeiter in Rüstungsbetrieben eingesetzt, die zum Teil in unterirdischen Anlagen untergebracht waren, die die Häftlinge errichten mussten.

Die SS deportierte Zehntausende von Männern aus allen Teilen des von den Deutschen besetzten Europas nach Buchenwald. Viele von ihnen waren wegen Widerstands gegen die deutsche Besatzung verhaftet worden. Zu diesem Zeitpunkt waren die deutschen Häftlinge im Lager nur noch eine Minderheit. Die SS brachte auch Tausende von jüdischen Häftlingen sowie Sinti und Roma aus dem Konzentrations- und Vernichtungslager Auschwitz nach Buchenwald, um sie vor ihrer geplanten Ermordung zur Zwangsarbeit heranzuziehen. Erstmals wurde auch die Arbeitskraft tausender Frauen in der Rüstungsindustrie in Außenlagern von Buchenwald ausgebeutet.

Nach der Ankunft der Transporte aus den geräumten Lagern Auschwitz und Groß-Rosen wuchs die Zahl der Häftlinge in Buchenwald und seinen Außenlagern auf über 100.000 an. Ende Februar 1945 war Buchenwald das größte noch existierende Konzentrationslager.

Am 11. April 1945 erlebten 21.000 Häftlinge das Eintreffen der US-Armee und die Befreiung des Stammlagers auf dem Ettersberg. Unter ihnen befanden sich über 900 Kinder und Jugendliche. Kurz zuvor hatte die SS Zehntausende von Häftlingen auf Todesmärsche getrieben. Tausende von ihnen starben auf dem Weg.

Zwischen 1937 und 1945 wurden fast 280.000 Menschen im Alter zwischen 2 und 86 Jahren in das Konzentrationslager Buchenwald und seine Außenlager deportiert. Rund 56.000 Männer, Frauen, Jugendliche und Kinder überlebten nicht.

Vom Sommer 1945 bis 1950 nutzten die sowjetischen Besatzungsbehörden das Lagergelände auf dem Ettersberg als Internierungslager. Etwa 28.500 Männer und Frauen waren im sowjetischen Speziallager Nr. 2 interniert. Über 7.000 von ihnen starben, vor allem an Hunger und Krankheiten.

1958 wurde die "Nationale Mahn- und Gedenkstätte Buchenwald" eingeweiht. Als nationales Mahnmal der DDR unterlag das Gedenken einer rigiden, staatlich kontrollierten Geschichtsauffassung. Nach der deutschen Wiedervereinigung wurden Inhalt und Erscheinungsbild der Gedenkstätte neu gestaltet. Heute ist die Gedenkstätte Buchenwald ein internationaler Ort des Gedenkens und der Bildung.