Mengele promovió experimentos médicos con prisioneros, especialmente enanos y gemelos. Se dice que supervisó una operación en la que dos niños gitanos fueron cosidos el uno al otro para crear gemelos siameses; las manos de los niños sufrieron graves infecciones en los puntos en los que unieron las venas. "La única evidencia de primera mano de estos experimentos proviene de un grupo de supervivientes y de un médico judío, Miklos Nyiszli, que trabajó con Mengele como patólogo. Mengele sometía a sus víctimas - gemelos y enanos a partir de dos años de edad - a exámenes clínicos, pruebas sanguíneas, rayos X y mediciones antropológicas. En el caso de los gemelos, hacía perfiles de cada gemelo para compararlos. También inyectaba a sus víctimas diversas sustancias, y echaba productos químicos en sus ojos (al parecer, intentando cambiar el color de éstos).