Реконструировать следственное дело взялся его издатель В. К. Клейн. Он обратил внимание на ржавые пятна, покрывавшие многие страницы. Пятна были различной величины, но имели одинаковую конфигурацию. Это дало Клейну основание предположить, что документ пострадал от влаги ещё в то время, когда хранился в архиве свёрнутым в свиток. Больше всего пострадали наружные листы, ближе к центру размер пятен уменьшался, а внутренние листы были и вовсе чистыми, так как влага туда не проникла. Учитывая размеры пятен, Клейн уложил разрезанные листы в нужном порядке, и сразу появился связный и полный текст. Отсутствовали лишь первые листы, которые, очевидно, намокли больше всего и затем просто отвалились. В Средние века на Руси принято было рукописи скатывать в свитки, и последние листы оказывались наружными. В «углицком деле» почему-то наоборот наружными были первые листы. Это и неудивительно. Ведь, чтобы прочитать свиток, его надо было перемотать, чтобы начало оказалось снаружи. И в архивах рукописи всегда хранились уже подготовленными для чтения, то есть перемотанными. Это и объясняет, почему подмокли именно первые листы, а не последние. Во времена царствования Петра I архивы перешли на новую систему хранения документов. Большие и неудобные для чтения свитки архивариусы перекомпоновывали в тетради. Они-то и разрезали угличское дело на отдельные листы, которые потом оказались перепутанными.
Есть мнение, что сохранившееся угличское дело — это беловик, составленный в Москве канцелярией Бориса Годунова, а черновики допросов, написанные в Угличе, не дошли до наших дней. Палеографическое исследование рукописи опровергает эту версию. «Углицкое дело» написано многими писцами, можно выделить шесть основных почерков писцов. Кроме того, в тексте документа имеется не менее двадцати подписей свидетелей из Углича. Все подписи строго индивидуализированы и отражают степень грамотности писавших. Не могли же все эти свидетели приехать из Углича в Москву, чтобы подписать беловик.
По прибытии в Углич комиссия подробно опросила сотни людей. Первым делом члены комиссии тщательно осмотрели трупы царевича Дмитрия и жертв самосуда Нагих. Естественно, ни у кого не возникло и тени сомнения, что погиб именно царевич Дмитрий, а не какой-то другой мальчик. Отпевание царевича вёл лично митрополит Геласий в присутствии других членов комиссии.
Окровавленные ножи и палицы на трупах Битяговских с товарищами, естественно, не смогли обмануть комиссию. Мало того, приказчик Русин Раков струсил и рассказал Василию Шуйскому о том, как в ночь перед приездом комиссии по приказу Нагих он отнёс в ров и бросил на трупы измазанное куриной кровью оружие. Михаил Нагой не хотел в этом сознаваться, но был изобличён. На очной ставке с Раковым холоп Нагого Тимофей подтвердил показания приказчика и рассказал, что сам принёс курицу и зарезал её в чулане. Григорий Нагой не стал запираться, а сразу признался, что взял ногайский нож у себя дома, а также принимал участие в изготовлении других «улик».
Допрос главных свидетелей окончательно разрушил версию о преднамеренном убийстве царевича Дмитрия.
Трагедия произошла ясным солнечным днём на глазах у многих людей. Комиссии не составило труда установить все имена непосредственных свидетелей происшедшего. Василию Шуйскому давали показания мамка Волохова, кормилица Арина Тучкова, постельница Мария Колобова и четыре мальчика, игравшие с царевичем в тычку. Самое большое значение следователи придавали показаниям мальчиков, так как те ближе всего находились к царевичу. Следователи дважды сформулировали один и тот же вопрос, чтобы добиться точного ответа. Сперва они спросили: «Хто в те поры за царевичем были?». Мальчики ответили, что «были за царевичем в те поры только они четыре человека да кормилица да постельница». После этого члены комиссии спросили прямо в лоб: Осип Волохов и Данило Битяговский «в те поры за царевичем были ли?» Все четыре мальчика ответили отрицательно. Мальчики точно и живо описали, что произошло на их глазах: «Играл-де царевич в тычку ножиком с ними на заднем дворе, и пришла на него болезнь — падучий недуг — и набросился на нож».
Может быть, мальчики сочинили всю эту историю о припадке царевича в угоду Шуйскому, не испугавшись гнева своей государыни — Марии Нагой? Это опровергается показаниями взрослых свидетелей.
Трое дворцовых служителей Марии Нагой — подключники Ларионов, Иванов и Гнидин — дали следующие показания: когда царица села обедать, они стояли «в верху за поставцом, ажно деи бежит в верх жилец Петрушка Колобов, а говорит: тешился деи царевич с нами на дворе в тычку ножом и пришла деи на него немочь падучая, да в ту пору, как ево било, покололся ножом, сам и оттого и умер».