19 września 1940 roku, podczas łapanki na Żoliborzu, Witold Pilecki pod nazwiskiem Tomasza Serafińskiego dostał się do Auschwitz jako więzień nr 4859. Do obozu poszedł ochotniczo, żeby tam zorganizować konspirację wojskową i zdobyć wiarygodne dane o zbrodniach popełnianych przez Niemców.
W czasie pobytu w Auschwitz trzykrotnie poważnie zachorował, ale pod opieką dr Jana Deringa, żołnierza TAP powrócił do sił. Obozowe przeżycia nie tylko nie załamały Pileckiego psychicznie, ale dodatkowo mobilizowały do walki i do działania. Pierwsza grupa konspiracyjna, którą zawiązał wśród więźniów przywiezionych z Warszawy nosiła nazwę Tajnej Organizacji Wojskowej; tworzyły ją tzw. piątki. W miarę włączania kolejnych grup organizacji zmieniono nazwę na Związek Organizacji Wojskowych, który swoich żołnierzy miał we wszystkich komandach obozu oświęcimskiego. Nieco później, równolegle do konspiracyjnej działalności „Tomasza Serafińskiego” tę pracę zaczęły rozwijać inne organizacje wojskowe i polityczne z ZWZ-AK na czele.
Następnym celem, jaki Pilecki postawił przed sobą było połączenie grup konspiracyjnych w Auschwitz i przygotowanie do powstania. Oprócz porozumienia i zjednoczenia organizacji wojskowych, Witoldowi Pileckiemu, po wielu rozmowach i przekonywaniu udało się doprowadzić do swoistego porozumienia politycznego między poszczególnymi partiami i nurtami politycznymi. Wyrazem tego porozumienia była wigilia zorganizowana w 1941 r., na której spotkali się przedstawiciele różnych ugrupowań ze Stanisławem Dubois i Janem Mosdorfem na czele.
Witold Pilecki wespół z towarzyszami opracowywał szczegółowe przygotowania do akcji militarnej w różnych sytuacjach. Ważnym polem działania Pileckiego w obozie było przekazywanie meldunków do Komendy Głównej ZWZ-AK w Warszawie. Początkowo przekazywał je za pośrednictwem zwalnianych więźniów-członków ZOW. Później, gdy Niemcy znieśli zbiorową odpowiedzialność za ucieczki, sam Związek Organizacji Wojskowych zaczął je organizować i przekazywać ważne informacje. Pierwsza ucieczka miała miejsce w maju 1942 r.
Wiosną 1943 r. rozpoczęły się aresztowania wśród najbliższych współpracowników „Tomasza Serafińskiego”. Gestapo miało coraz więcej danych o obozowej konspiracji. Władze Auschwitz zdecydowały się na przerzucenie „starych” polskich aresztantów do obozów na teren III Rzeszy. Gdy udało się uzyskać potwierdzenie tych decyzji, Witold Pilecki podjął plan ucieczki z Auschwitz. Wraz z dwoma więźniami: Janem Redzejem i Edwardem Ciesielskim dokonał tego w czasie świąt wielkanocnych z 26 na 27 kwietnia 1943 r. Chciał osobiście w Komendzie Głównej AK przedstawić sytuację w KL Auschwitz i uzyskać zgodę na akcję zbrojną i wyzwolenie więźniów.
„To miejsce we wspomnieniach moich nazwałbym momentem, w którym kończyłem ze wszystkim, co było dotychczas na ziemi i zacząłem coś, co było chyba gdzieś poza nią.”