In seiner Eigenschaft als Stadtkommandant war er einer der Verantwortlichen für das Massaker in den Ardeatinischen Höhlen. Da Rom als frontnahe Stadt galt, lag die Entscheidungsgewalt über Vergeltungsmaßnahmen nach Angriffen auf deutsche Soldaten bei den Kommandeuren der Wehrmacht, also bei Mälzer, Mackensen und Feldmarschall Albert Kesselring. Der Chef des SD in Rom, Herbert Kappler, unterstand dabei Mälzer. Nach dem Attentat in der Via Rasella am 23. März 1944 auf das Polizeiregiment "Bozen" befahl Mälzer, der von Mackensen bei anderer Gelegenheit auch als „wirrer Kopf“ bezeichnet wurde, bereits nach seinem Eintreffen am Tatort, das Häuserviertel in der Via Rasella in die Luft zu sprengen. Der Offizier, der diesen Befehl entgegennahm, untersagte die Sprengung jedoch im Namen von Feldmarschall Kesselring. Gemeinsam mit Kappler und Kesselring beschloss Mälzer, angeblich zur Ausführung eines Befehls Adolf Hitlers, die Erschießung von jeweils zehn Geiseln für jeden getöteten Deutschen. Insgesamt wurden am 24. März 1944 335 italienische Zivilisten, politische Gefangene und Juden getötet.