Historycy centrum badań w Muzeum Auschwitz dr Jacek Lachendro i dr Piotr Setkiewicz wskazali, że obóz przez cały okres istnienia był systematycznie rozbudowywany, w rezultacie czego obejmował trzy zasadnicze części: tzw. obóz macierzysty (od 1943 r. Auschwitz I), Birkenau (Auschwitz II) oraz Monowitz (Auschwitz III) wraz z kilkudziesięcioma podobozami.
Istniały dwie kategorie deportowanych do Auschwitz: więźniowie, których wciągano do obozowej ewidencji, oraz osoby, głównie Żydzi, którzy byli mordowani wkrótce po przywiezieniu, bez rejestrowania. Liczba zarejestrowanych więźniów sięgnęła prawdopodobnie 400 tys. Składało się na to około 205 tys. Żydów, 130-140 tys. Polaków, 21 tys. Romów, 12 tys. jeńców sowieckich i 25 tys. więźniów innych narodowości. Dokładne dane są niemożliwe do odtworzenia.
Według dr. Jacka Lachendry i dr. Piotra Setkiewicza, w pierwszym okresie w Auschwitz najliczniejszą grupą więźniów byli Polacy, dla których zakładano obóz.
Wiosną 1942 r. naziści zaczęli deportować do KL Auschwitz Żydów w masowych transportach, z których tylko niewielka część była rejestrowana w obozie. Pozostali zaś ginęli w komorach gazowych natychmiast po przywiezieniu.
Począwszy od połowy 1942 r. liczba zrównała się z Polakami. Od 1943 r. Żydzi zaczęli przeważać.
Na zmianę struktury narodowościowej wpływ miały również wysoka śmiertelność, selekcje, po których zabijano więźniów w komorach gazowych, a także masowy przerzut więźniów do innych obozów. W 1943 r. podczas „Polenaktion” wywieziono z Auschwitz kilka tysięcy Polaków.
Niemcy przywieźli do Auschwitz ponad 1,1 mln Żydów. Do obozu trafiali od początku. Pierwsi byli dołączani do transportów Polaków. Wśród ponad 1 tys. pierwszych polskich więźniów przywiezionych w czerwcu 1940 r. było co najmniej 21 Żydów. Wszyscy w krótkim czasie zginęli. Wśród nich był Dawid Wongczewski, który zmarł w nocy z 6 na 7 lipca. Był pierwszą ofiarą Auschwitz.
W 1942 r. obóz stał się największym ośrodkiem masowej zagłady Żydów. Do jesieni 1944 r. w transportach zorganizowanych przez Główny Urząd Bezpieczeństwa Rzeszy w ramach tzw. ostatecznego rozwiązywania kwestii żydowskiej, przywieziono co najmniej 1,1 mln Żydów, w tym ponad 200 tys. dzieci i młodocianych. Zdecydowana większość została zgładzona.
Historycy Muzeum Auschwitz wskazują, że najliczniejszą grupę Żydów deportowanych stanowiło około 430 tys. osób przywiezionych od końca kwietnia do sierpnia 1944 r. z Węgier. Ok. 300 tys. Żydów pochodziło z okupowanych ziem polskich, 73 tys. z Protektoratu Czech i Moraw oraz Słowacji, 69 tys. z Francji, 60 tys. z Holandii, 55 tys. z Grecji, 25 tys. z Belgii, 23 tys. z Niemiec i Austrii, 10 tys. z Jugosławii, 7,5 tys. z Włoch i 690 z Norwegii.
Lachendro i Setkiewicz podali, że łącznie do KL Auschwitz zostało deportowanych około 1,1 mln Żydów, spośród których zginęło około 1 mln osób – 100 tys. więźniów zarejestrowanych w obozie oraz nie mniej niż 900 tys. zabitych w komorach gazowych natychmiast po przywiezieniu.
Polacy byli pierwszymi więźniami obozu, a zarazem stanowili drugą co do liczebności grupę więźniów. 14 czerwca 1940 r. do obozu z więzienia w Tarnowie dotarł pierwszy transport 728 więźniów politycznych.
Według szacunków historyków do Auschwitz przywieziono około 130-140 tys. Polaków, których ujęto w ewidencji, i około 10 tys. zabitych bez rejestrowania. Wskutek głodu, brutalnego traktowania, chorób, nadmiernej pracy, braku opieki lekarskiej, egzekucji przez rozstrzelanie, zastrzyk fenolu lub w komorach gazowych, śmierć poniosła co najmniej połowa z nich. Wielu kolejnych zginęło w innych obozach, dokąd trafili z Auschwitz. Piotr Setkiewicz z Muzeum Auschwitz szacuje liczbę polskich ofiar na 70 tys.
Trzecią grupą pod względem liczebności byli Romowie, którzy od początku wojny umieszczani byli w gettach i obozach dla Żydów. Pod koniec 1942 r. władze niemieckie nakazały ich deportacje do Auschwitz. W obozie Auschwitz II-Birkenau powstał familijny obóz cygański nazwany Zigeunerlager. Od lutego 1943 r. do lipca 1944 r. trafili tu głównie Romowie z Rzeszy, Protektoratu Czech i Moraw oraz ziem II Rzeczpospolitej. Obóz został zlikwidowany z początkiem sierpnia 1944 r. Historycy muzeum szacują, że spośród około 23 tys. Romów życie straciło 21 tys.
Do Auschwitz deportowano 15 tys. jeńców sowieckich. 12 tys. wciągnięto do ewidencji. 3 tys. Niemcy zabili tuż po przywiezieniu. Więźniami byli głównie szeregowcy. Pierwsze deportacje nastąpiły wkrótce po rozpoczęciu wojny Niemiec z Rosją latem 1941 r. Około 600 jeńców oraz 250 Polaków na początku września tego roku stało się ofiarami pierwszej próby masowego gazowania Cyklonem B. Obóz przeżyła znikoma mniejszość. Na ostatnim apelu w styczniu 1945 r. stanęło ich 92.
Więźniami obozu byli Czesi. Historyk z tego kraju Marek Poloncarz ustalił, że w latach 1941-45 przywieziono do Auschwitz 10-11 tys. więźniów politycznych. Około 8-9 tys. było Czechami. Pozostali to Żydzi, Romowie, Polacy i Niemcy, którzy przed wojną byli obywatelami Czechosłowacji. Zginęła ponad połowa z nich.
Z rejonu Mińska i Witebska w odwecie za działalność partyzantów do obozu trafiło ok. 6 tys. osób. W obozie byli ewidencjonowani jako Rosjanie, choć w większości byli to najprawdopodobniej Białorusini.
Do Auschwitz trafiali Niemcy. Do tej kategorii zaliczano Austriaków oraz niektórych Polaków z terenów wcielonych do Rzeszy. Naziści więzili też co najmniej 4 tys. Francuzów, co najmniej 1,5 tys. Rosjan, ponad 700 obywateli Jugosławii, kilkuset Ukraińców. W obozie jako więźniowie zarejestrowani zostali m.in. Chińczyk i Argentyńczyk.
Osobną grupę więźniów stanowili w Auschwitz Świadkowie Jehowy. W obozie oznaczani byli filetowym trójkątem. Muzeum podało, że dane dotyczące tej grupy są niekompletne. Niemniej jednak można stwierdzić, że w Auschwitz przez prawie 5 lat funkcjonowania obozu więziono co najmniej 387 Świadków Jehowy. 32 procent z nich zginęło.