Dopo avere trascorso brevi periodi a Dachau ed a Neuengamme, due campi di concentramento in Germania, fu inviato ad Auschwitz nel 1942 come medico capo. Qui godeva di una grande considerazione, grazie ai suoi numerosi interventi per sconfiggere le epidemie di tifo che imperversavano nel campo e per il suo ruolo di mediatore fra i medici prigionieri, da lui considerati e rispettati, e medici e soldati nazisti. Spesso lottò affinché prigionieri e medici ebrei e polacchi fossero risparmiati dalle torture e dalle uccisioni sommarie tramite fucilazione o camera a gas. Wirths viveva, quindi, un dilaniante conflitto morale tra l'essere medico e l'essere nazista. Nonostante egli salvasse molte vite, contribuiva al funzionamento della macchina della morte di Auschwitz. Fu celebre la cartolina di Natale inviatagli dai prigionieri, che recitava: "Nell'ultimo anno lei ha salvato la vita a 93000 persone. Noi non abbiamo il diritto di dirle i nostri desideri. Ci auguriamo però per noi stessi che l'anno prossimo lei rimanga qui" . Sono molte le testimonianze di prigionieri salvati da lui fra cui quella di Langbein che cercò di rimuovere Wirths dalla lista di nazisti coinvolti nello sterminio trasmessa dalla BBC clandestina nel 1944.