В процессе исследования было установлено, что причиной смерти польских военнопленных послужили выстрелы в голову, сделанные с близкого расстояния из пистолета, калибра меньшего, чем 8 мм. Также у многих трупов отмечены связанные одинаковым способом руки, в нескольких случаях – легкие следы удара штыком на одежде и коже. Кроме того, возле некоторых убитых были обнаружены коробки спичек, пачки польских папирос, кисеты и портсигары с надписью «Козельск» (название лагеря польских военнопленных в СССР, где содержалось большинство убитых офицеров). В нескольких случаях рядом с трупами находили документы (дневники, письма, газеты), датированные с 1939 по 1940 год. Росшие на братской могиле молодые сосновые деревья также могли послужить определенной уликой, так как в результате научных исследований было установлено, что саженцам не больше пяти лет, а проведение лабораторной экспертизы показало, что эти пятилетние сосенки были пересажены три года назад. Создавалось ощущение, что убийцы старались тщательно замести следы (такие же методы заметания следов – посадка молодых березок и елей – применялись на старых могилах расстрелянных и захороненных в Катынском лесу советских граждан). В отчетах комиссии фигурируют и многочисленные показания местного населения, из которых следует, что в течение марта и апреля 1940 года железнодорожные эшелоны с польскими офицерами почти ежедневно прибывали на станцию Гнездово и там разгружались. Военнопленных увозили на грузовиках в сторону Катынского леса. После этого никто никогда их больше не видел.
Проанализировав все полученные данные, комиссия представила заключительный отчет, в котором говорилось, что польские офицеры были расстреляны советским НКВД между 1939 и 1940 годами. Но правительство СССР отказалось признать справедливым это обвинение и в свою очередь сделало заявление, в котором обвиняло немецкое правительство в том, что фашистская Германия пытается замести следы своих преступлений за счет Советского Союза. Вследствие этих пререканий в немецких и русских газетах появились две полностью противоречащие друг другу версии о вышеизложенных событиях. Первая принадлежала немецкому генералу Геббельсу. Опираясь на результаты расследования, представленные комиссией, он заявлял, что польские военнопленные офицеры, будучи приговоренными специальной тройкой НКВД к смертной казни, были вывезены в лес возле поселка Катынь и там расстреляны советскими солдатами.
Сталинская версия, появившаяся сразу же вслед за версией Геббельса, не отрицает того, что пленные поляки были осуждены судом НКВД, но приказа о расстреле никто не давал. По официальным данным СССР, польские офицеры были приговорены советским судом к пяти годам ссылки и отправлены в исправительно-трудовые лагеря под Смоленском, где и находились вплоть до начала войны с Германией (1941 г.). В начале военных действий немцы наступали по всем фронтам и вскоре оказались под Смоленском. В ходе Смоленского сражения немецкими войсками были перерезаны все дороги, находившиеся восточнее города, и за 6 дней он был взят. Все попытки вывезти поляков были обречены на провал. Кроме того, сами пленные взбунтовались и решили сменить исправительно-трудовой лагерь в СССР на лагерь военнопленных у цивилизованных немцев. Не видя другого выхода, русские вынуждены были оставить пленных поляков на произвол судьбы и поспешно отступить. Захватив брошенные лагеря, немцы приступили к планомерному уничтожению военнопленных. Спустя два года после этих трагических событий немецкому командованию потребовалось произвести операцию по прикрытию массового уничтожения евреев в Польше. Кроме того, необходимо было внести разлад в стане союзников (союз между СССР и Польшей был заключен в 1941 году). И немцы предприняли следующие действия. В феврале 1943 года советские военнопленные под руководством немцев свезли в Катынский лес со всех мест трупы польских офицеров. После тщательного обыска и рассортировки документов трупы были уложены в заранее приготовленные могилы. После чего в апреле этого же года доблестные немецкие войска «случайно» обнаружили в Катынском лесу массовые захоронения поляков. Это дало возможность Геббельсу начать пропагандистскую кампанию.