Las na skraju Puszczy Kampinoskiej Niemcy nieprzypadkowo wybrali na miejsce kaźni – do września 1939 r. w lasach Kampinosu mieściły się składy amunicji Wojska Polskiego, a część terenu była ogrodzona drutem kolczastym i zamknięta dla osób postronnych. Niemcy rozpoczęli serię masowych egzekucji ludności cywilnej już na początku grudnia 1939 r., kilka tygodni przed egzekucją w Wawrze. Ofiarami zbrodni w Palmirach byli głównie więźniowie Pawiaka i aresztu gestapo w alei Szucha.
Pierwsze egzekucje odbyły się 7 i 8 grudnia 1939 r. Niemcy rozstrzelali wówczas kolejno 80 i 70 osób. 14 grudnia popełniono następną zbrodnię, mordując wtedy 46 osób. Pod koniec marca 1940 r. dokonano masowych aresztowań wśród inteligencji: działaczy politycznych i społecznych, nauczycieli, prawników, urzędników, lekarzy, duchownych. Egzekucje z 1940 r. były elementem Nadzwyczajnej Akcji Pacyfikacyjnej (Akcja „AB”), która rozpoczęła się 30 marca 1940 r. Nasilenie działań eksterminacyjnych to czas od maja do lipca 1940 r. Największą skalę miały czerwcowe egzekucje dokonywane 20-21 czerwca – zginęło wówczas 358 osób. Chociaż w czasie narady odbywającej się 23 lipca 1940 r. generalny gubernator Hans Frank obwieścił zakończenie akcji „AB”, egzekucje w palmirskich lasach trwały. Kolejna egzekucja odbyła się 30 sierpnia – rozstrzelano wówczas 87 osób.
Do kolejnej masowej egzekucji doszło 17 września 1940 r. Barbara Wiśniewska-Sokołowska była świadkiem wywiezienia skazańców z więzienia. Tak opisała ten moment: "Tej nocy była burza. Ciężkie grzmoty przewalały się nad więzieniem. Oślepiające błyskawice raz po raz rozdzierały ciemności. Szum ulewnego deszczu zanosił się łkaniem. W przerwach jęczał porywisty wiatr. Twarzami przywarłyśmy do krat, kiedy przed bramę zajechała "buda" oświetlając reflektorami zalaną jezdnię. Szare sylwetki, smagane deszczem, wskakiwały pospiesznie do wozu" („W więzieniu mokotowskim i na Pawiaku”).
Wczesnym rankiem dwaj mieszkańcy pobliskiej wsi Pociecha – Józef Pamięta i Piotr Fijoł – wyszli na grzyby. W pewnym momencie usłyszeli głosy zbliżającej się grupy ludzi oraz płacz i krzyki kobiet. W protokole PCK spisanym ze świadkami przez protokolantkę czytamy: „Przebijał jakiś głos przemawiający do wszystkich, ale mimo bliskiej odległości nic zrozumieć nie mogli z powodu lamentowania kobiet. Robiło to wrażenie, że ktoś ich żegna […] Rzucili się na ziemię za torem XIX i słuchali, co dalej będzie. Kule padały koło nich, leciały w stronę Palmir. Salwy wciąż padały. Ofiary grupami były przyprowadzane z samochodów stojących na szosie. W wielkim strachu postanowili oddalić się. Czołgając się wyszli na szosę w kierunku Pociechy i ujrzeli dwóch żandarmów pilnujących wejścia od lasu tą szosą, to samo na szosie w stronę Palmir. Dopiero krążąc po lesie dotarli do swej wsi, licząc stale salwy. Było ich siedemnaście. Nazajutrz przyszli obejrzeć miejsce kaźni. Doły, które widzieli parę dni przedtem, były teraz zamaskowane igliwiem, jałowcem, i gdyby ktoś nie widział poprzednio wykopanych dołów w tym miejscu, nic by rozpoznać nie mógł” (tekst za: W. Bartoszewski „Warszawski pierścień śmierci”, Warszawa 1970).
Lista więźniów Pawiaka, którzy zginęli w tej egzekucji, została wyniesiona i zabezpieczona przez Janinę Gruszkową – pracującą w więzieniu jako straż więzienna członkinię ruchu oporu. Lista obejmuje 198 nazwisk (179 mężczyzn i 19 kobiet). Jednak przebieg powojennych ekshumacji wykazał, że 17 września w Palmirach stracono 200 osób (180 mężczyzn i 20 kobiet) – udało się natomiast zidentyfikować tylko 60 osób.
„Zbrodnię niemiecką z 17 września wiązano w opinii publicznej z pogłoską o wykryciu w dniu 14 IX 1940 r. radiostacji nadawczej (czy też redakcji tajnego pisma) w domu przy ul. Lwowskiej 1 i z zabiciem dwóch Niemców. Faktycznie znajdował się tam lokal organizacji KOP, gdzie sporządzano fałszywe dokumenty. Niemcy zaskoczyli w nim Jana Bogobowicza i małżeństwo Kołacińskich” – czytamy w książce „Warszawski pierścień śmierci”. Bogobowicz zranił jednego z funkcjonariuszy gestapo, a wszyscy znajdujący się wówczas w mieszkaniu zostali uwięzieni. Aresztowań dokonano również w domach przy ul. Lwowskiej 3 oraz Noakowskiego 4.
Ofiary zbrodni z 17 września nie miały jednak z tą sprawą nic wspólnego. Jako potwierdzenie tego można wskazać na Eugeniusza Bańkowskiego, urzędnika ZUS, który został aresztowany 8 lipca 1940 r. razem ze swoją żoną oraz kolegami z konspiracji w wyniku wsypy w organizacji Polski Związek Wolności.
Ofiarami egzekucji z 17 września byli urzędnicy, dziennikarze, lekarze, a także osoby zaangażowane w działalność konspiracyjną. Wśród nich znaleźli się m.in. Jan Maurycy Borski (dziennikarz socjalistyczny i współpracownik „Robotnika”), ks. Zygmunt Sajna (dziekan i proboszcz parafii w Górze Kalwarii), Zbigniew Wróblewski (adwokat i publicysta, a także naczelnik wydziału w Ministerstwie Pracy i Opieki Społecznej), Sebastian Chorzewski (lekarz), Antoni Motz (uczestnik Powstań Śląskich oraz asystent oddziału chirurgicznego szpitala Dzieciątka Jezus), Stanisław Dziedzic (student), Tadeusz Łapicki (student) oraz Jadwiga Bogdziewiczówna (pracownica rozgłośni Polskiego Radia w Warszawie, oznaczona Krzyżem Walecznych za swoją postawę we wrześniu 1939). Najmłodsza ofiara liczyła 16 lat – Stanisław Szumigowski został zamordowany razem ze swoim ojcem oraz 18-letnim bratem.
Las w Palmirach pozostał świadkiem zbrodni dokonywanych przez Niemców. Po zamachu na Igo Syma – aktora i współpracownika gestapo – przeprowadzonego przez grupę bojową Związku Walki Zbrojnej, w ramach reakcji ze strony Niemców w nocy z 7 na 8 marca 1941 r. doszło do licznych aresztowań. Na Pawiaku osadzono około 100 mężczyzn i 18 kobiet. 11 marca 21 osób wywieziono z więzienia przy ul. Dzielnej do Palmir, gdzie zostali rozstrzelani. Ponadto 17 lipca 1941 r. rozstrzelano 47 osób zabranych z więzienia przy ul. Dzielnej. Ta egzekucja uznawana jest za ostatni akt masowych zbrodni dokonywanych przez Niemców w Palmirach.
Po wojnie zamordowane osoby identyfikowano na podstawie znalezionych przy zwłokach dokumentów. Tożsamość ofiar ustalano też na podstawie zeznań świadków oraz wykazów niektórych transportów z Pawiaka, sporządzonych przez polskie podziemie. Do identyfikacji miejsc kaźni przyczynili się polscy leśnicy, którzy oznaczali miejsca egzekucji za pomocą krzyżyków wyciętych w korze pobliskich drzew, a także wbijali łuski karabinowe w drzewa.
Na utworzonym w 1948 r. cmentarzu-mauzoleum spoczywają szczątki 2115 ofiar, ekshumowanych w Puszczy Kampinoskiej i w Lasach Chojnowskich. Nagrobków zidentyfikowanych osób jest 577, znanych jest też 485 nazwisk osób, o których wiadomo, że zginęły w Palmirach, ale ich ciał nie rozpoznano. Pozostałe ofiary pozostają bezimienne. W roku 1973 powstało Muzeum Walk i Męczeństwa w Palmirach, które od 2010 r. funkcjonuje jako Muzeum – Miejsce Pamięci Palmiry.