在历史研究中，有多个关键证据可以证明奥斯维辛集中营的毒气室确实存在：
幸存者证词：许多奥斯维辛集中营的幸存者提供了关于毒气室的第一手证词。例如，BBC英伦网的文章提到，集中营和毒气室是纳粹对犹太人实施种族灭绝大屠杀的“终极解决方案”BBC 英伦网。
历史文件：纳粹德国的官方文件记录了对毒气室的使用。例如，Holocaust Encyclopedia 提到，施图特霍夫、毛特豪森、萨克森豪森和拉文斯布吕克等集中营设有毒气室Holocaust Encyclopedia。
解放后的调查：盟军解放奥斯维辛后进行的调查发现了毒气室的物理证据。例如，中国共产党新闻网的文章提到，奥斯维辛集中营遗址带给观众的震撼力是巨大的，这种震撼力来自对遗址遗存原样原貌的出色保护中国共产党新闻网。
照片和影像资料：解放奥斯维辛时拍摄的照片和影像资料提供了毒气室存在的直接视觉证据。例如，维基百科上的纳粹大屠杀页面展示了一些匈牙利犹太人经火车到达奥斯维辛的场景，其中绝大部分被直接送往毒气室维基百科。
国际法庭审判：纽伦堡审判和其他战后审判中，多名纳粹战犯因参与毒气室屠杀被定罪。例如，奥斯维辛的“特别工作队”成员被指控协助将同胞骗入毒气室澎湃新闻。
这些证据共同构成了一个强有力的证据链，证明了奥斯维辛集中营的毒气室确实存在。