В мае 1933 года вступает в НСДАП. Впоследствии также вступает в штурмовые отряды (СА) военно-морских сил Третьего рейха, национал-социалистическое народное движение (нем. Nationalsozialistische Volkswohlfahrt).

С апреля 1936 года по 1938 год работал в одном из госпиталей Берлина.

В 1938 году становится вначале ассистентом, а потом и руководителем отдела института воздушной медицины люфтваффе, где он работал под руководством одного из других обвиняемых на Нюрнбергском процессе над врачами Зигфрида Руффа.

По заданию люфтваффе изучалась ситуация, когда пилот подбитого противником самолёта катапультировался с большой высоты и попадал в ледяную морскую воду. В ходе проведения эксперимента в концлагере Дахау была смонтирована камера, в которой можно было смоделировать свободное падение с высоты 21 000 метров. Из 200 подопытных 70—80 погибли. Исследование влияния переохлаждения на организм изучалось путём погружения тела заключённого в ледяную воду.

Предстал в качестве одного из обвиняемых на процессе над врачами. Нюрнбергский процесс над врачами проходил с 9 декабря 1946 по 20 августа 1947 года.

Вместе с Ромбергом по этому делу были также обвинены Руфф и Вельтц.

Суду не удалось доказать причастность Вельтца, Руффа и Ромберга к этим опытам, в связи с чем они были оправданы.