Han kom til Auschwitz 4. mars 1943 og der arbeidet han blant annet på hovedleirens sykehus. Basert på tall fra fanger i nyankomne transporter anslo Eitinger at 85-90 % ble drept med en gang de kom til Auschwitz. I Auschwitz ble han kjent med Elie Wiesel, og fungerte til dels som Wiesels lege. På sykestuen var han vitne til hvordan pasientene ble sortert. Noen pasienter ble lagt inn til behandling mens andre umiddelbart ble ført bort og drept med 10 cm karbolsyre sprøytet rett i hjertet. Under SS-lege Friedrich Entress var det spesielt mange som ble drept på denne måten. Eitinger ble blant annet satt til å fabrikkere dødsattester med dødsårsak som lungebetennelse for personer som ble drept, ofte ble papirene fylt ut mens pasienten ventet på å bli avlivet. Eitinger mente forholdene i leiren ble bedre da Rudolf Höß i 1943 ble erstattet av Arthur Liebehenschel som kommandant. Under Liebehenschel fant det ikke sted vilkårlige henrettelser, og vaktene fikk ifølge Eitinger forbud mot å slå fangene. Dette skapte stor misnøye i SS.