Eind 1940 werd Stangl bevorderd tot hoofdinspecteur van politie (Polizeileutnant) en volgde zijn overplaatsing naar een instelling met de onschuldige benaming “Gemeinnützige Stiftung für Heil- und Anstaltspflege” (Stichting tot algemeen nut voor Gezondheids- en Inrichtingenzorg). Achter deze naam verschool zich echter de organisatie die het euthanasieprogramma van de nazi’s uitvoerde. Het doel van het programma was het behouden van de “genetische zuiverheid van het Germaanse volk” door het systematisch vermoorden van mensen die misvormd of gehandicapt waren of die leden aan psychische aandoeningen. Het hoofdkantoor was gevestigd in een eerbiedwaardige Berlijnse villa op het adres Tiergartenstrasse 4. Aktion T4, genoemd naar de afkorting van het adres van het hoofdkwartier, was de codenaam voor deze systematische moord op ongeveer 70.000 psychiatrische patiënten en gehandicapten door artsen en verplegers in nauwe samenwerking met de SS gedurende de periode van oktober 1939 tot augustus 1941. De uitroeiing vond plaats in een zestal geheime “euthanasie-instellingen”.
Na een kort verblijf in Berlijn werd Stangl in november 1940 bureauchef in een van deze instellingen, de NS-Tötungsanstalt Schloss Hartheim bij Linz. Hier werden gedurende de Aktion T4 ruim 18.000 geestelijk en lichamelijk gehandicapten vergast door middel van koolmonoxide. Stangl, die hier overigens alle stukken ondertekende met de schuilnaam Staudt, was in Hartheim verantwoordelijk voor de soepele administratieve gang van zaken. De daadwerkelijke liquidatie van de patiënten werd uitgevoerd door artsen en verplegers. Stangls werkzaamheden richtten zich – naar zijn eigen zeggen – in hoofdzaak op de afwikkeling van de nalatenschappen van de slachtoffers, kwesties met verzekeringen en kosten en problemen rond de kinderen van degenen die waren gedood.
Stangl deed hierbij ervaring op in misleidingstechnieken die hem later als commandant van vernietigingskampen goed van pas zou komen. Zo werden overlijdensaktes (met verzonnen natuurlijke doodsoorzaken) ingeschreven in de burgerlijke stand van gemeentes waar andere euthanasie-instellingen waren gevestigd. Doel daarvan was om nabestaanden te laten geloven dat hun familielid was gestorven in een andere instelling die ook nog eens heel ver weg lag. Persoonlijke bezoeken van de familie en ongewenste naspeuringen door hen werden daarmee bemoeilijkt. Verwanten werden verder op een dwaalspoor gezet door de bezorging van een urn met de as van “hun” overledene met een rekening voor de kosten van de crematie, verzonden door een ver weg gelegen instelling waar de liquidatie helemaal niet had plaatsgevonden. De familie ontving bovendien rekeningen voor kost, inwoning en verzorging over perioden van weken en maanden, terwijl de betreffende personen al direct na hun aankomst waren gedood.
Overigens werden er op zondagen op de binnenplaats van Hartheim door de staf concerten gegeven waarbij Stangl de citer bespeelde.
Tegenover Gitta Sereny heeft Stangl in 1971 beschreven wat er zich in Hartheim afspeelde tijdens Aktion T4. De bewoners van inrichtingen uit het hele Rijk werden met bussen naar Hartheim vervoerd. Gezien hun mentale staat beseften sommigen niet wat hen te wachten stond, maar velen waren geestelijk volledig helder en voor hen werden er dan ook verschillende vormen van misleiding gebruikt. Er werd verteld dat ze waren aangekomen in een speciale kliniek waar ze een betere behandeling zouden krijgen. Ze kregen bij aankomst een kort medisch onderzoek en werden daarna naar een “doucheruimte” gebracht waar ze vervolgens werden vergast.
De euthanasielocaties kunnen worden beschouwd als een “vingeroefening” voor hetgeen er stond te gebeuren in het oosten. Stangl en anderen die later de uitvoerders zouden worden van de massavernietiging van de Joden, kregen in Aktion T4 hun training in het organiseren van een fabrieksmatige liquidatie. Ongeveer honderd stafleden van de euthanasiecentra die daarvoor geschikt werden bevonden, werden in 1942 naar de vernietigingskampen in het oosten gestuurd waar ze een hoofdrol in de Endlösung zouden spelen. Zo ook Franz Stangl.
