La moglie di Wiesenthal riuscì a nascondere la sua identità ebrea per via dei capelli biondi e grazie a documenti falsi fornitele dalla resistenza polacca in cambio degli schemi degli scambi ferroviari disegnati da Wiesenthal. Simon non fu così fortunato, fu internato in vari campi di concentramento dove sfuggì all'esecuzione in varie occasioni.

Wiesenthal fu liberato dalle forze statunitensi il 5 maggio 1945 dal campo di concentramento di Mauthausen. Quando i soldati lo trovarono, egli pesava meno di 45 chilogrammi ed era senza forze. Appena si rimise iniziò a lavorare per conto dell'esercito statunitense raccogliendo informazioni per i processi contro i crimini di guerra nazisti. Nel 1947 egli e altri trenta volontari fondarono il Centro di documentazione ebraica a Linz in Austria per raccogliere informazioni per futuri processi. Quando Stati Uniti ed Unione Sovietica persero interesse nel perseguire ulteriori crimini di guerra, il gruppo fu messo da parte. Wiesenthal stesso continuò con la raccolta di informazioni nel suo tempo libero mentre lavorava a tempo pieno per aiutare le vittime della Seconda guerra mondiale. Durante questo periodo, Wiesenthal fu essenziale per la cattura del principale ideatore dell'Endlösung (Soluzione finale), Adolf Eichmann. Dopo l'esecuzione di Eichmann in Israele nel 1962, Wiesenthal riaprì il Centro per la documentazione ebraica che cominciò a lavorare su nuovi casi. Tra i suoi successi più clamorosi vi fu la cattura di Karl Silberbauer, l'ufficiale della Gestapo responsabile dell'arresto di Anna Frank. La confessione di Silberbauer aiutò a discreditare la voce che Il diario di Anna Frank fosse un falso. In questo periodo Wiesenthal localizzò nove dei sedici nazisti messi sotto processo nella Germania Ovest per l'uccisione degli ebrei di Lwów, città dove visse egli stesso. Tra gli altri criminali catturati Franz Stangl, il comandante dei campi di concentramento di Treblinka e Sobibor, Hermine Braunsteiner-Ryan, una casalinga che viveva a Long Island, New York che durante la guerra aveva supervisionato all'uccisione di centinaia di bambini.

Nel 1977 gli fu dedicata l'agenzia per la memoria sull'olocausto, il Simon Wiesenthal Center. Il Simon Wiesenthal Center promuove la consapevolezza dell'antisemitismo, controlla i gruppi neonazisti, gestisce i musei della Tolleranza a Los Angeles e Gerusalemme e collabora ad assicurare alla giustizia i criminali nazisti di guerra sopravvissuti.

Negli anni '70, fu criticato e ostacolato da politici austriaci quando affermò che molti ministri del governo socialista formato da Bruno Kreisky erano stati membri del Partito nazista quando l'Austria era parte del Terzo Reich. Lo stesso Kreisky, di origine ebrea, apostrofò Wiesenthal come Nestbeschmutzer, (letteralmente "uno che sporca il proprio nido", cioè uno che parla male del sistema sociale e politico in cui vive o del proprio paese).

Durante gli anni Wiesenthal ricevette molte minacce di morte, nel 1982 fu fatta esplodere una bomba all'esterno della sua abitazione a Vienna dai Neonazisti tedeschi ed austriaci.

Nell'aprile 2003 Wiesenthal annunciò il suo ritiro dicendo di aver trovato gli sterminatori che stava cercando: "Sono sopravvissuto a tutti loro. Se ne è rimasto qualcuno, sarebbe troppo anziano e debole per sostenere un processo oggi. Il mio lavoro è finito.". Secondo Wiesenthal l'ultimo grande criminale austriaco in vita è Alois Brunner, il braccio destro di Eichmann, che si crede si nasconda in Siria sotto la protezione del regime di Asad.

Wiesenthal passò gli ultimi suoi anni di vita a Vienna dove morì sua moglie Cyla il 10 novembre 2003 all'età di 95 anni per cause naturali. Wiesenthal stesso morì nel sonno a Vienna il 20 settembre 2005 e venne sepolto nel cimitero di Herzilya in Israele.