Ze wspomnianego domu nadzy Żydzi byli wywożeni ciężarówkami na miejsce kaźni. Większość rozstrzelano nad masowymi grobami. Pewną liczbę zgładzono jednak przy użyciu mobilnych komór gazowych. Niektórzy świadkowie zeznali, że miały miejsce wypadki, gdy dzieci wrzucano żywcem do masowych grobów. Wykonawcami egzekucji byli funkcjonariusze SK 10a oraz miejscowi kolaboranci, w tym byli żołnierze Armii Czerwonej. Do pracy przy opróżnianiu mobilnych komór gazowych i zasypywaniu grobów zmuszono jeńców wojennych. Akcja eksterminacyjna zakończyła się 12 sierpnia, a według innych źródeł – dopiero 13 sierpnia. Część zwłok nie została zasypana ziemią, na skutek czego w okolicy przez długi czas unosił się trudny do zniesienia odór.
W raporcie sporządzonym przez sowieckie organy śledcze krótko po wyzwoleniu miasta znalazła się informacja, że w czasie masakry żydowskie dzieci były mordowane przy użyciu bliżej niezidentyfikowanej trucizny, którą esesmani jakoby mieli podawać im doustnie. Twierdzenia te są uznawane za prawdziwe przez niektórych historyków, dziennikarzy i dokumentalistów, głównie rosyjskojęzycznych. Maris Rowe-McCulloch ocenia jednak – opierając się przede wszystkim na zeznaniach naocznych świadków – iż brak jest przekonujących dowodów na poparcie tezy, że w Wężowym Parowie na masową skalę mordowano dzieci za pomocą trucizny.