Учитывая атмосферу неприятия любых новостей о Доме Романовых, Рябов и Авдонин вели поиски тайно. Результаты своих изысканий они также не разглашали вплоть до рубежа 1980–1990-х годов, когда Авдонин сделал заявление о том, что ему известно место сокрытия останков царской семьи. В 1991 году в указанном им месте были обнаружены скелеты девяти человек, которые эксперты смогли отождествить с членами царской семьи и их свиты (за исключением Алексея и Марии Романовых). 19 августа 1993 года в связи с обнаружением останков по указанию Генерального прокурора Российской Федерации было возбуждено уголовное дело. Ведение дела поручили следователю по особо важным делам Главного следственного управления Следственного комитета при Прокуратуре Российской Федерации В. Н. Соловьеву.
В ходе следствия были проведены многочисленные экспертизы: баллистическая, трасологическая, микроостеологическая, судебно-стоматологическая, медико-антропологическая, молекулярно-генетическая. В результате проведенных экспертиз подтвердилось предположение о принадлежности останков членам семьи Николая Романова и их прислуги. В частности, на скелетах были найдены повреждения от выстрелов, применения острых и тупых предметов. Характер огнестрельных повреждений указывал на использование оружия средней мощности (такого, как пистолеты и револьверы). Обнаруженные следы применения огнестрельного и холодного оружия не противоречили историко-архивным материалам и косвенно подтверждали тождественность останков и лиц, расстрелянных в доме Ипатьева.
Уверенный вывод о принадлежности останков был сделан на основании генетических исследований путем сравнения ДНК, полученного из найденных останков, с ДНК живущих ныне представителей Дома Романовых. Как отмечалось в постановлении о прекращении уголовного дела,
В рамках уголовного дела были проверены даже экзотические версии случившегося. Так, была исследована версия «ритуального убийства», которую высказывали некоторые авторы в своих книгах и публикациях. К примеру, Дитерихс в книге «Убийство Царской Семьи и членов Дома Романовых на Урале» озвучил мнение об отрубании голов жертвам в ритуальных целях и отправке их в Кремль. Дитерихс связал этот ритуал с еврейской национальностью многих членов советского столичного руководства, Уралоблсовета и охранной команды Ипатьевского дома. Проведенные экспертизы, однако, не подтвердили «ритуальную версию» убийства. Следователь Соловьев в постановлении о прекращении уголовного дела по этому поводу подчеркнул:
Предметом следующего спора стала уверенность отдельных лиц в непринадлежности найденных останков царской семье. Главным проводником этой точки зрения была Русская православная церковь. Все началось в 1998 году, когда патриарх Алексий не прибыл на похороны останков бывшего царя и его семьи в Петропавловском соборе Санкт-Петербурга. Церковь ссылалась на непрозрачность проведенных исследований, что породило сомнения в достоверности полученных результатов. После канонизации царской семьи в чине страстотерпцев в 2000 году Церковь придерживалась версии о полном сожжении останков святой семьи в урочище Ганина яма. Здесь постепенно вырос монастырь святых Царственных страстотерпцев, который стал одним из основных объектов почитания убиенных. В то время как Поросенков лог, действительное место упокоения царских останков на протяжении более 70 лет, святым местом не является. Такое упрямство церковных иерархов обусловлено прежде всего сложным выбором между очевидными фактами и обидой за игнорирование Церкви при расследовании обстоятельств гибели царской семьи.