I dødsleiren Sobibór var Wagner kommendanten Franz Stangls nærmeste mann, og da Stangl i september 1942 ble kommandant i Treblinka, ble Wagner utnevnt til Sobibórs nye kommandants, Franz Reichleitners, stedfortreder. Flere øyenvitner har senere fortalt om Wagners følelseskulde og sadisme. Gustav Franz Wagner slo eller skjøt egenhendig i hjel internerte, også spedbarn. Som følge av dette fikk han tilnavnet (jiddisch: ’vargen’).