W lipcu 1942 r. włoskie Ministerstwo Wojny utworzyło obóz pod nazwą „Campo prigionieri di guerra n. 73” (Obóz Jeńców Wojennych nr 73), w którym przetrzymywano alianckich żołnierzy i podoficerów schwytanych w Afryce Północnej. Funkcję tę pełnił do 8 września 1943 r., kiedy to Niemcy zajęli obóz i deportowali więźniów do Niemiec.
Od 5 grudnia 1943 r. do 15 marca 1944 r., pod rządami Włoskiej Republiki Socjalnej, obóz służył jako obóz koncentracyjny dla Żydów, wyznaczony jako jedno z miejsc koncentracji włoskich i zagranicznych Żydów, którzy zostali pozbawieni praw obywatelskich i politycznych. Pierwszy konwój do Auschwitz wyruszył 22 lutego 1944 r., a wśród ponad 600 deportowanych znalazł się znany włoski pisarz żydowski Primo Levi.
Od 15 marca 1944 r. do początku sierpnia 1944 r. obóz był przekształcany w niemiecki obóz policyjny i przejściowy. Przetrzymywano w nim Żydów i przeciwników politycznych przeznaczonych do deportacji do Niemiec. Podwójne zarządzanie obozem przez SS i władze włoskie sprawiło, że rekonstrukcja wydarzeń i dochodzenie w sprawie deportowanych z Fossoli stało się skomplikowane.
Po wyzwoleniu Rzymu i Florencji działalność obozu przeniosła się na północ. Co najmniej sześć konwojów Żydów i duży konwój deportowanych ze względów politycznych opuściło obóz, kierując się do obozów koncentracyjnych, takich jak Mauthausen i jego podobozy. W tym okresie przez Fossoli przeszło około 2800 Żydów, z których większość trafiła do Auschwitz lub Bergen-Belsen.
Po wojnie obóz służył różnym celom, w tym jako centrum gromadzenia pracowników przymusowych dla Niemiec, obóz dla przesiedleńców i wioska dla uchodźców z Dalmacji i Giulii. Ostatnia faza okupacji zakończyła się w 1970 roku, a miejsce popadło w ruinę.
Obecnie obóz Fossoli jest zarządzany przez Fondazione Fossoli. Obejmuje ona historyczne Campo di Fossoli, Museo Monumento al Deportato oraz kompleks dawnych synagog w Carpi. Fundacja ma na celu zachowanie pamięci o historii obozu i edukowanie przyszłych pokoleń o okrucieństwach XX wieku.