7 באוקטובר 1944 חל בשבת, חול המועד סוכות תש"ה, כ' בתשרי, יום לפני הושענא רבה. השמים היו כחולים ובהירים. היום הזה התחיל באופן שגרתי לגמרי – שגרה נוסח בירקנאו. 2,000 גברים, נשים וילדים יהודים שהגיעו מגטו טרזין ומהעיר טרייסט שבאיטליה נרצחו בתא גזים 2. אנשי הזונדרקומנדו ביצעו את עבודתם, אך המתח העצום היה תלוי באוויר.

לקראת 12 בצהריים הגיעו לחצר שמול תא גזים 4 בּוּש, אוּנְטֶרְשַארְפיהרֶר (סמל) יוהאן גוֹרְגֶ'ס, עוד כמה מש"קים של הס"ס ושומרים. הייתה זו שעה בלתי שגרתית למסדר, עובדה בעלת משמעות מכרעת בהמשך האירועים, שכן התוכנית הייתה להתקומם בעת מיפקד הערב. אולם כעת לא הייתה ברירה אלא לפעול מיד, שכן כל אנשי הזונדרקומנדו הצטוו להתייצב בין תאי גזים 4 ו-5. לכולם היה ברור שזו סלקציית המוות: כעת ייבחרו מי שיישלחו למותם.

בּוּש החל לקרוא את מספרי האסירים מתוך הרשימה, בסדר יורד מן הגבוה לנמוך. מי שנועדו להישלח נשלחו לעמוד בצידה השני של החצר, ומי שמספרו כבר עבר והוא לא נקרא – הורשה לחזור לתא גזים 5. מדי פעם לא התייצב איש כאשר הקריא בּוּש מספר זה או אחר, למרות שהוא חזר שוב על המספר. לקראת סוף ההקראה, כאשר נותרו בחצר רק כעשרה אסירים שגורלם טרם נחרץ, קלט בּוּש שמשהו לא בסדר, ושלפחות תריסר מבין המיועדים לשילוח מסתתרים. הוא שלח כמה מן השומרים לתא גזים 4 כדי למצוא אותם.

לפתע נרגמו אנשי הס"ס באבנים מתוך שורותיהם של אנשי הזונדרקומנדו שנועדו לגירוש. אחרים התנפלו עליהם מצוידים בסכינים, בפטישים ובמוטות ברזל, והיו אף שתקפו את הגרמנים בידיים ריקות. הרימונים, שהוכנו בחירוף נפש כה רב, נותרו ככל הנראה ללא שימוש, משום שמועד המיפקד הפתיע את האסירים והם לא יכלו להוציא אותם מן המחבוא מבעוד מועד.

השומרים הופתעו לחלוטין, כמה מהם נפצעו, אך הם התעשתו במהירות, התחמקו מהאבנים, נסוגו לעבר הגדר ומאחוריה החלו לירות ללא אבחנה לעבר האסירים. שני אנשי ס"ס הצליחו להגיע לרחוב ההיקפי של המחנה, תפסו שני זוגות אופניים שנשענו על גדר ההסוואה ורכבו במהירות לעבר מרכז המחנה, כדי להזעיק תגבורת.

כעת התחולל האירוע שהפך להיות סמלו של המרד באושוויץ: האסירים הציתו את תא גזים 4. מזרוני הקש היו חומר הבעירה הראשוני, ומשם התפשטה האש במהירות לקורות העץ שתמכו בגג. תוך מספר דקות בער הגג במספר מקומות, להבות פרצו ממנו ועשן היתמר השמימה. אליעזר אייזנשמידט יודע לספר, שעל ההצתה ניצח אסיר בשם יוסל מהעיר בנדין; את שם משפחתו, העיר, אין הוא יודע משום שגם בזמן אמת לא הכירו האסירים בדרך כלל את שמות המשפחה של חבריהם.

כעבור חמש דקות החלה האזעקה של המחנה ליילל. תוך זמן קצר הגיעו לתאי גזים 4 ו-5 כמה משאיות, ומתוכן זינקו כמה מאות אנשי ס"ס חבושים בקסדות ולבושים באפודי מגן. הם תפסו עמדות מסביב לחצר, הציבו מכונות ירייה ופתחו באש פראית ללא אבחנה. האסירים המבוהלים רצו לכל עבר בניסיון למצוא מחסה. אברהם דרגון מספר:

"לא ידענו בדיוק לאן לפנות. העיקר – החוצה. הגרמנים החלו לירות עלינו ופגעו באחדים מאיתנו. היו לנו רק שני כיוונים אפשריים: למשרפה 4 [דהיינו 5] השכנה, או לעבר הכביש [הגובל בגדר המחנה]. אני רצתי לבד. מי שנפגע מכדור, נשאר שוכב. השאר נפוצו לכל עבר. הגענו למשרפה 4 [5] ולא ידענו מה צפוי לנו. נדחסנו אל תוך המשרפה וניסינו להסתתר. בכל רגע יכולנו למות".

תא גזים 4 בער בכל עוז. כריסטינה ז'יוולסקה – אסירה יהודיה שהצליחה להסתיר את זהותה – הועסקה באחד ממשרדי המחנה ומשם הביטה מהופנטת בתא הגזים העולה באש. המשמעות הסמלית של האירוע, חשבה, מאפילה על הכל; לא חשוב שיש עוד שלוש משרפות שלא נפגעו, העיקר הוא שמישהו סוף-סוף נלחם בגרמנים. פלוגת מכבי האש שהגיעה מהמחנה הראשי לא הצליחה להשתלט על השריפה. ארובה אחת קרסה. ענני עשן עלו מכל צידי תא הגזים, שהתמוטט כמו מגדל קלפים. רק אז השתרר שקט והאש הלכה ודעכה.

הדי ההתקוממות פשטו במהירות ברחבי מחנה בירקנאו, פשוטו כמשמעו. אסירים רבים שמעו את קולות הירי וראו את הלהבות הבוקעות מתא הגזים 4. גם מי שלא ידעו כלל על המרד, הרגישו עד מהרה את תוצאותיו. לא מעט אסירות היו עדות למרד – חלקן משום שהתגוררו במחנה הנשים BI שהיה סמוך לתאי גזים 2 ו-3, וחלקן משום שעבדו במחנה הרכוש השדוד "קנדה" ששכן בין שני המתחמים של המשרפות.

קתלין וינברגר עבדה בגיהוץ נעליים במחנה "קנדה" כאשר שמעה פיצוץ וראתה עשן מיתמר השמימה. היא וחברותיה המשיכו במלאכתן, עד ששמעו צעקות. הן הביטו החוצה מבעד לדלת הפתוחה וראו גבר עירום, רץ וצורח. וינברגר זיהתה אותו כקאפו הגרמני של הזונדרקומנדו, ואז ראתה שכמה מהזונדרקומנדו רודפים אחריו, תופסים אותו ומכניסים אותו לתא הגזים. לאחר מספר דקות, היא מספרת, פרצו אנשי הזונדרקומנדו החוצה והחלו לחתוך את הגדר.

הרב יוסף לב היה אז אסיר במחנה הצוענים לשעבר, אשר הפך למחנה גברים לאחר שהצוענים נרצחו באוגוסט 1944. בזכרונותיו הוא מתאר בעברית ארכאית-משהו, אך חיה מאוד:

"פעם בהיותנו במחנה נשמעה התפוצצות מאחד הכבשונים [כך במקור], מכבשן שהיה סמוך למחנה שהיינו בו – מחנה הצוענים. מיד נשמעה אזעקה ועוצר במחנות. הצצנו דרך סדקי הקירות, ראינו עשן סמיך מיתמר מחצר הכבשן, נשמעו גם יריות. [...] נודע לנו, שאנשי הזונדר קומנדא [כך במקור] ידעו כי יחסלו אותם בזמן שלא יצטרכו את עבודתם, כמו שכבר קרה עם קבוצות אחרות, כי הגרמנים אינם רוצים להשאיר בחיים אף יהודי במחנות, בפרט אלו שיודעים יותר מדי, לכן התגוננו, במקרה שיבואו לקחת קבוצה מאנשיהם, סימן לחיסולם, יתקוממו. [...] מפי השמועה, הצליחו להרוג אחדים מחיילי הס"ס, את הגאפא [הקאפו] הראשי שלהם השליכו לתוך הכבשן הבוער. גם אנו רעדנו, הרי גם אנו נהיינו מיותרים ויודעים גם כן הרבה".

גם יהודה בקון, אז נער בן 15 שניצל בנס מרצח אסירי מחנה המשפחות של יוצאי טרזין ולימים צייר ישראלי ידוע, היה במחנה הגברים בזמן המרד. הוא העיד במשפט אייכמן: "ראינו שפורצות להבות מקרמטוריום 3 [4]. אלה לא היו הלהבות המקובלות שראינו אותן יום-יום. הלהבות המקובלות יצאו רק מהארובה או מהבורות [בהם נשרפו גופות]. אומנם הגיעו לפעמים מהארובה להבות לגובה של ארבעה מטרים. אבל הרגשנו באותו יום שכל הקרמטוריום 3 בוער. אחר כך הרגשנו בתנועה גדולה [של גרמנים] ליד הכביש בין מקסיקו ובין החלק B".

את חייה של פרידה טננבוים-גרייזל המרד הציל. היא הייתה אז בת עשר בלבד, גיל שבו לא שורדים באושוויץ. פרידה ואמה הועברו למחנה הנשים באושוויץ, ובסלקציה הופרדו: האם נועדה להישלח לעבודה, ואילו גורלה של פרידה נחרץ למוות.

"אמי סירבה לעזוב אותי, אז היא הלכה אתי, אחרי [שקיבלה] כמה חבטות. ואז חיכינו. חיכינו בחדר בעל דלת ענקית. חיכינו בתוך קהל זמן רב. ואז נשלחנו לצריף אחר. לאחר מכן גיליתי שחיכינו להישלח לתא הגזים, אבל באותו לילה – אני חושבת שזה היה באוקטובר – תא הגזים פוצץ. בגלל זה הגרמנים לא הכניסו אותנו לתא הגזים".

ב-24 השעות של ההתקוממות ואחריה נהרגו 452 אנשי זונדרקומנדו: 280 בתאי הגזים 4 ו-5, עוד 171 מתא גזים 3 ואחד מתא גזים 2 – פי 1.5 ממספר אלו שאמורים היו להירצח. "אבל", אומר בצדק אחד הניצולים המעטים, פיליפ מילר, "450 איש אלו לחמו באומץ ומתו בכבוד, לאחר שסירבו להיכנע לגורלם. הם היו מוכנים להגן על חייהם עד נשימתם האחרונה, אירוע ייחודי בהיסטוריה של אושוויץ". תא גזים אחד נהרס ויצא מכלל פעולה, שלושה אנשי ס"ס נהרגו ואחרים נפצעו. גם אם כל תאי הגזים היו נהרסים, מזכיר מילר, זה לא היה עוצר את ההשמדה; הגרמנים היו עוברים לשרוף את הגופות בבורות.

ואילו הניצול ליאון כהן מסכם: "זה היה סופם ההירואי של קבוצת האסירים היהודים מיוון שעבדה בזונדרקומנדו בבירקנאו. הם, שנפלו תוך מאבק והעדיפו להיות לפידים בוערים מאשר ליפול בידי הגרמנים, גרמו להתפעלות גם של הרוצחים. בין האסירים שנותרו בחיים, היו שלא רק התפעלו מהם אלא גם קינאו בהם".