Für die Durchführung der »Aktion T4« ließ die T4 fünf psychiatrische Einrichtungen (Grafeneck, Bernburg, Hadamar, Hartheim, Pirna-Sonnenstein) und ein ehemaliges Zuchthaus (Brandenburg) im Deutschen Reich zu Tötungsanstalten umbauen. Nach außen firmierten diese als Landes(-Heil- und) (Pflege)anstalten. In jeder Tötungsanstalt arbeiteten mehr als fünfzig Männer und Frauen als Ärzte, Pflegekräfte, Büroangestellte, Fahrer, Wachmänner und »Desinfektoren«, die die Leichen verbrannten.

Ab Frühsommer 1940 richtete die T4 im Umkreis jeder Tötungsanstalt sogenannte Zwischenanstalten ein. Hier wurden die Patienten vor ihrer Ermordung für einige Wochen gesammelt. Diese Maßnahme diente sowohl der Verschleierung als auch der Anpassung an die »Tötungskapazität« der jeweiligen Mordeinrichtung. Die Patientenverlegungen führte eine Tarnorganisation der T4 durch, die hierfür Busse der Reichspost nutzte.

Der Ablauf der Tötungen war in allen sechs Gasmordanstalten weitgehend identisch. Bei der Ankunft wurde den Patienten ein normaler Anstaltsbetrieb vorgetäuscht. Für die angebliche Aufnahmeuntersuchung mussten sie ihre Kleidung ablegen. Nach Überprüfung ihrer Personalien wurden sie von einem Arzt oberflächlich gemustert und von T4-Mitarbeitern fotografiert. Pflegekräfte führten die Patienten in den als Duschraum getarnten Vergasungsraum. Ein Arzt betätigte den Gashahn. Nach der Ermordung brachen SS-Männer den Leichen die Goldzähne heraus. Um die Spuren des Verbrechens zu beseitigen, wurden die Toten verbrannt.