Son père était un juif polonais vivant en Slovaquie, où il tenait un hôtel. La mère de Thomas Buergenthal, quant à elle, était une juive allemande qui se rendait un jour à l'hôtel pour échapper aux prétendants de sa ville natale de Göttingen. Un an plus tard, Thomas est né à Lubochna, en Tchécoslovaquie. Les mémoires qu'il a conservés contiennent des récits de persécutions subies par les personnes d'origine juive. L'hôtel de son père est confisqué, ce qui entraîne le départ de la famille pour Zylina. À propos de cette période, Thomas Buergenthal se souvient que sa mère a dû apprendre à cuisiner, ce qu'elle n'avait jamais fait auparavant, puisqu'il y avait un cuisinier à l'hôtel :

À Lubochna, ma mère n'avait jamais eu à cuisiner (...) à Zylina, c'était tout à fait différent, et j'ai vite remarqué que ma mère n'était pas particulièrement bonne cuisinière. Une fois, elle a fait cuire un poulet mal découpé. Mon père s'y est mis et au bout d'un moment, il a avalé une bouchée de grain (...) il l'a recraché, bien sûr, et une grande bagarre a éclaté : "Je croyais qu'on t'avait appris quelque chose à la pension de Göttingen ! - s'écrie-t-il. La mère contre-attaque en évoquant un incident oublié depuis longtemps dont il serait coupable, et quand le père dit que cela n'a rien à voir avec la qualité de sa cuisine, elle l'accuse de changer de sujet.

Après l'invasion de la Tchécoslovaquie par les Allemands, la famille Buergenthal s'est réfugiée en Pologne. Peu après, ils obtiennent tous un visa de sortie pour la Grande-Bretagne. Selon le programme préparé par les Anglais, ils devaient quitter la Pologne le 1er septembre, mais après le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale, la famille s'est retrouvée à Kielce, où elle a vécu dans le ghetto jusqu'à sa liquidation en août 1942. Thomas Buergenthal, alors âgé de 7 ans, se souvient de ces moments terrifiants :

Dans l'aube grise, nous avons été réveillés par des klaxons (...) la liquidation du ghetto était en cours (...) des cris et des pleurs venaient de partout. Ma mère a immédiatement commencé à faire des valises et a supplié mon père de se dépêcher. Mon père se tenait devant l'évier de la cuisine, se rasant très soigneusement et répétant à ma mère de se calmer. "Laissez-moi réfléchir", répétait-il encore et encore.

Les Juifs de Kielce ont pour la plupart été emmenés à Treblinka et y ont été assassinés. Le père de Thomas, quant à lui, obtient un poste de chef d'atelier, où il fabrique des vêtements et des chaussures pour la Gestapo, les policiers allemands et leurs familles. Grâce au laissez-passer de son père pour quitter le ghetto, fourni par le poste, la famille Buergenthal a survécu à la liquidation du ghetto et s'est retrouvée dans un camp de travail local.

En août 1944, Thomas Buergenthal, âgé de 10 ans, et ses parents sont envoyés à Auschwitz. Il est séparé de sa mère sur la rampe du chemin de fer et passe les deux mois suivants avec son père. Il a évité la chambre à gaz à plusieurs reprises lors de la sélection du célèbre Dr Mengele. À cette époque, la plupart des enfants sont tués, mais il réussit à survivre grâce aux soins de son père.

En octobre, une sélection a eu lieu, au cours de laquelle Thomas Buergenthal a été éloigné de son père. Il ne le reverra plus jamais par la suite. Dans les mois qui suivent, Thomas Buergenthal doit se débrouiller seul. Début janvier 1945, l'évacuation du camp commence. Le garçon de moins de 11 ans participe à la "marche de la mort".

Je marchais comme en transe. Je me suis forcé à continuer, parce que je voulais vivre.

La marche de milliers de prisonniers atteint Gliwice, puis, dans des wagons découverts, le transport rejoint le camp de concentration de Sachsenhausen. Sur place, un jeune garçon constate qu'il a les pieds gelés. Il est envoyé à l'hôpital du camp, où les orteils touchés sont amputés. Thomas a passé les mois suivants dans une baraque hospitalière. Il y est aidé par le prisonnier norvégien Oddo Nansen, qui deviendra après la guerre l'un des fondateurs de l'UNICEF. Le camp a été libéré le 22 avril 1945. Thomas se souvient des premiers moments de liberté comme suit :

En me dirigeant vers la cuisine, j'ai remarqué la porte ouverte d'un bureau et je suis entré. Peut-être nous ont-ils vraiment libérés", me suis-je dit, en m'approchant du bureau et en retirant du mur un portrait d'Hitler. Je l'ai jeté contre le sol (...) J'ai craché sur le tableau et j'ai commencé à piétiner le visage du leader (...) Après avoir terminé ce travail, je me suis assis derrière le bureau et j'ai décroché le combiné du téléphone. Il ne fonctionnait pas, mais malgré cela, je parlais au téléphone, disant à mes auditeurs imaginaires qu'Hitler et tous les Allemands étaient morts.

Après la libération, il est retourné avec l'armée polonaise en Pologne, où il a vécu pendant un certain temps dans un foyer pour orphelins juifs à Otwock. C'est là qu'il a appris que sa mère avait survécu :

Elle est donc vivante ! Ce fut le moment le plus heureux de ma vie. J'ai pleuré et ri en même temps (...) J'avais une mère, et cela signifiait que je pouvais redevenir un enfant.