1 października 1939 roku wstąpił w szeregi SS, otrzymując numer członkowski 345 464 i stopień SS-Obersturmführera.
II wojna światowa Udział w akcji T4 Jesienią 1939 roku Wirth został przydzielony do personelu akcji T4, czyli programu eksterminacji osób chorych psychicznie i niepełnosprawnych umysłowo. Nie są do końca jasne przyczyny, dla których wybrano go do udziału w tej ściśle tajnej operacji. Być może wzięto pod uwagę fakt, iż w ciągu dotychczasowej kariery wyrobił sobie opinię sprawnego organizatora i bezwzględnego funkcjonariusza.
Początkowo pełnił służbę w Grafeneck w rodzimej Wirtembergii, gdzie zorganizował jedno z pierwszych „centrów eutanazji”. Stamtąd szybko przeniesiono go do Brandenburga. Wziął udział w pierwszych eksperymentach z gazowaniem ofiar przy użyciu tlenku węgla, które przeprowadzono w Brandenburgu w grudniu 1939 roku lub w styczniu 1940 roku. Później, będąc formalnie dyrektorem administracyjnym, nadzorował budowę komory gazowej w ośrodku na zamku Hartheim w Austrii. W maju 1940 roku został inspektorem wszystkich „centrów eutanazji”.