Załoga obozu obawiała się oporu przywożonych tu ludzi. Wzmocnione środki ostrożności stosowano już na stacji kolejowej w Treblince. Do zajść jednak dochodziło. Brak jest materiałów, by wskazać na ilość tych wypadków.

Więźniowie zdawali sobie sprawę, że praca jedynie na krótki czas przedłuża im życie. Jedyną skuteczną bronią była ucieczka. Niewielu się to udało. Właściwie były tylko dwa sposoby. Albo uciekał więzień z komanda, które pracowało na zewnątrz obozu albo wyjeżdżał ukryty w wagonie towarowym z odzieżą. Niektórzy próbowali wydostać się podkopem. Niestety, nie udało się to. Wszyscy, którzy podjęli ucieczkę i zostali złapani, ponosili śmierć, często w wielkich męczarniach. Za udane ucieczki karano więźniów z danego komanda, przeważnie rozstrzeliwano 10 osób za jednego uciekiniera.

Więźniowie przebywający w obozie zrozumieli, że jedynym sposobem na wydostanie się z niego jest zbrojne powstanie. Wiedzieli, że albo zginą w walce, albo uciekną. Zawiązała się tajna organizacja, najpierw w obozie nr 1, później także w obozie nr 2. Więźniowie tworzyli „piątki” – grupy skupiające po 5 osób, i w miarę swoich możliwości gromadzili tępe narzędzia, drewniane deski i kołki potrzebne do forsowania ogrodzenia z drutów oraz benzynę do podpalenia zabudowań.

Na początku 1943 r. utworzyła się grupa określana jako Komitet Organizacyjny, która po wielu porażkach (epidemia tyfusu, niepowodzenie w zdobyciu broni metodą przekupienia wachmanów) przygotowała powstanie. W przedsięwzięciu tym duży udział mieli Żydzi, którzy przeżyli powstanie w warszawskim getcie i zostali w kwietniu i maju przywiezieni do Treblinki. W skład Komitetu Organizacyjnego wchodzili: Zelomir Bloch, Rudolf Masaryk, Marceli Galewski, Sudowicz, Salzburg, Samuel Rajman, Julian Chorążycki, Irena Lewkowska, Moněk, Leon Haberman, Lubling, Zeichet.

Działający prawdopodobnie od marca 1943 r. w obozie nr 2 Komitet Organizacyjny skupiał 10–12 osób. Grupa oporu w obozie nr 2 powstała początkowo niezależnie, w kwietniu 1943 r. przeniesiono do niego Blocha, który stanął na jego czele.

W lipcu 1943 r. zasadniczo zakończono palenie wydobytych zwłok. Transporty nadchodziły coraz rzadziej. Więźniowie obawiali się, że lada dzień może nastąpić ich likwidacja. Powstanie tajnej organizacji możliwe było dzięki mniejszej rotacji więźniów, kiedy ustabilizował się ich stan osobowy. Załoga zapewniała więźniów, że pozostaną przy życiu o ile będą dobrze pracować.

Plan powstania zakładał kradzież broni i amunicji z wartowni, podpalenie wszystkich zabudowań obozu i wspólny atak więźniów obozów nr 1 i 2 na załogę. Planowano zabicie jak największej liczby strażników, masową ucieczkę więźniów, a po sforsowaniu Bugu przyłączenie się ocalałych grup do partyzantów działających w lasach białostockich. Liczono na pomoc więźniów z karnego obozu pracy, którzy w liczbie około 400 osób wracali na platformach kolejowych z pracy na stacji kolejowej w Małkini i przejeżdżali obok obozu zagłady około godz. 16:00. W przypadku pełnego powodzenia zakładano nawet uderzenie na załogę obozu pracy i uwolnienie więźniów oraz spalenie zabudowań.

Powstanie wybuchło 2 sierpnia 1943 r. po południu. Był to poniedziałek, dzień wolny od pracy. W poniedziałki nie przybywały transporty.

Przed godz. 16:00 z wartowni, dzięki dorobionemu kluczowi, wyniesiono broń, amunicję i granaty. Akcja musiała rozpocząć się przed wyznaczonym czasem, gdyż esesman Kurt Küttner znalazł złoto u jednego z więźniów, który był zaangażowany w przygotowanie powstania, i rozpoczął natychmiast śledztwo. Spiskowcy zostali zaskoczeni tą sytuacją i postanowili natychmiast działać. Wywiązała się chaotyczna strzelanina, podpalono część zabudowań, a zatrudniony w garażu Stanislaus Lichtblau z Morawskiej Ostrawy, pseudonim „Standa”, wysadził w powietrze zbiornik z benzyną. Nie powiodło się natomiast zniszczenie komór gazowych i nie przerwano linii telefonicznej. Największy atak przeprowadzono na bramę główną, którą sforsowano po ciężkich stratach. Z odległości kilku kilometrów można było dostrzec słup czarnego dymu unoszący się nad obozem. Z komendantury Stangl zdołał nawiązać łączność z oddziałami stacjonującymi w pobliżu. Na pomoc pospieszyły oddziały z Małkini, Sokołowa Podlaskiego, Kosowa Lackiego, Ostrowi Mazowieckiej. W sumie liczyły one setki ludzi, którzy ścigali uciekających Żydów. Powstanie trwało 20–30 minut, z czego ostra wymiana strzałów około 10 minut.

W dniu powstania w obozie przebywało 840 więźniów, z czego 105 nie wzięło w ogóle udziału w tym zrywie – byli to już psychicznie zmęczeni i zrezygnowani ludzie. Przyjmuje się, że jedynie około 200 osobom udało się wydostać z obozu i ujść obławie. Z tej liczby końca wojny mogło doczekać co najwyżej 100 osób. Po zajęciu tych obszarów przez Armię Czerwoną, udało się odnaleźć około 40 ocalałych więźniów, część z nich ukrywała się w okolicznych lasach. Pierwsze zebranie byłych więźniów Treblinki II odbyło się 21 stycznia 1945 r. z inicjatywy Centralnej Żydowskiej Komisji Historycznej. Wtedy najprawdopodobniej powstało Koło Byłych Więźniów Treblinki, które zorganizowało spotkanie 15 lipca 1945 r. w mieszkaniu Oskara Strawczyńskiego, byłego więźnia obozu śmierci. Uczestniczyło w nim 15 więźniów z obozu śmierci oraz 3 z obozu pracy.

Nie ma pewnych danych dotyczących strat wśród esesmanów i Ukraińców, relacje na ten temat są sprzeczne. Najprawdopodobniej wśród ofiar śmiertelnych nie było Niemców.

Powstanie w Treblince odbiło się głośnym echem. Prasa konspiracyjna szeroko komentowała to wydarzenie, m.in. „Informacja Bieżąca” nr 32 (105) z 18 sierpnia 1943 r.

Lista więźniów, którzy przeżyli obóz zagłady w Treblince i dalszy okres okupacji niemieckiej:

1. Augustyniak Czesław
2. Berkowicz Jechiel
3. Berman Minia
4. Berżer Oskar
5. Bomba Abraham
6. Boraks Gustav
7. Brener Henoch
8. Ciechanowski Cham
9. Ciechanowski Leizer
10. Czarny Josef
11. Czechowicz Baron
12. Cymlich Israel
13. Diament Nachman
14. Domb Jakob
15. Duszkiewicz Berl
16. Jakob/Jankiel Eisner/Ejzner
17. Epstein Pinchas
18. Finkelstein Leon
19. Finkelsztejn Hersz
20. Gelbard Aron
21. Glazar Richard
22. Goldberg Szymon
23. Goldfarb Abraham
24. Gołaszewski Zenon
25. Gostyński Zygmunt
26. Grabinski Sonia
27. Grinberg Tanhum
28. Grinsbach Eliahu
29. Gross Yosef
30. Grynszpan Szymon (Treblinka I)
31. Gutman Józef
32. Helfand Adam
33. Jakubowicz Jacob
34. Jakóbskind Lejzer
35. Jankowski Kalman
36. Kelin Judah
37. Kohn /Kon Shalom /Stanisław
38. Kon Abe
39. Koszycki Jacob
40. Krawiec Kałmen
41. Kudlik Arie /Alexander
42. Lachman
43. Laks Moszek /Mietek
44. Lewi Leon
45. Lewkowicz Sonia
46. Lindwasser Abraham
47. Luck Moshe
48. Markus
49. Miedziński Szmul
50. Mitelberg M.
51. Mydło Mojżesz
52. Müller Jakub
53. Pacanowski Moshe
54. Petakowski Marek
55. Perelsztejn Leon
56. Platkiewicz Maniek
57. Porzeczki Moshe
58. Posowalski /Pazovalski Henryk
59. Henryk Rajchman /Yechiel M. Reichman
60. Rajgrodzki Jerzy /Georg
61. Rajzman Samuel/Szmuel
62. Rak Meir
63. Rappaport Moshe
64. Rojtman
65. Rojzman Berek
66. Rosenberg Ela/
67. Eliahu
68. Shneiderman Wolf
69. Siedlecki Joseph
70. Strawczyński Oscar
71. Sperling Henryk/Hersz/Henry
72. Srawczyński Zygmunt
73. Sukno Bronka
74. Szejnberg Wolf
75. Szmulewicz Jacob
76. Sztajer Haim
77. Taigman Kalman
78. Tobiasz Mieczysław
79. Turowski Eugeniusz
80. Unger Karel (Charles)
81. Warszawski Szyja
82. Wasser
83. Weinstein Eddi
84. Wiernik Jankiel
85. Willenberg Samuel
86. Ziegelman

Źródło: A. Donat, The death camp Treblinka.

A documentary, New York 1979, s. 279–291, A. Bombe(a), Moja ucieczka z Treblinki, [w:] Tam był kiedyś mój dom … Księgi pamięci gmin żydowskich. Lublin 2009, s.427 – 431. Eddi Weinstein, 17 dni w Treblince, Łosice 2008, s.47. Ustalenia Edwarda Kopówki oraz Aliny Skibińskiej.