Почти 25 тыс. человек собирались расстрелять только на основе справок, составленных органами НКВД. Расстреляли в течение апреля и первой половины мая 1940 года чуть меньше. Казни проходили в апреле и первой половине мая 1940 года в Катынском лесу, вблизи поселка Медное и в лесопарковой зоне Харькова. Спешка с казнью была связана с планом Сталина напасть на Гитлера летом 1940 года, после чего Польша становилась советским союзником. Запущенная в последние годы в российской публицистике легенда, будто убийство в Катыни было местью за убийство в польских лагерях 60 тыс. пленных красноармейцев в 1920 году, не имеет ничего общего с действительностью. В советско-польской войне 1920 года из 130 тыс. советских пленных умерло 18–20 тыс. человек. Они не были расстреляны, а стали жертвами эпидемий и недоедания. Никаких ссылок на события 1920 года в документах Политбюро 1939–1940 годов нет.
Из 14 854 заключенных Осташкова, Старобельска и Козельска уцелело около 400. 24 офицера немецкого происхождения были переданы Германии, а 19 офицеров литовского происхождения — Литве. 138 офицерам сохранили жизнь как представлявшим оперативный интерес. Еще 167 уцелели по другим причинам. Среди них были осведомители НКВД, 40 врачей, а также группа офицеров во главе с полковником Зигмунтом Берлингом, выразившая готовность к политическому сотрудничеству с СССР без санкции польского правительства в Лондоне. Из числа гражданских лиц, заключенных в тюрьмах Украины и Белоруссии, было расстреляно 7305 человек. Об этом сообщил Хрущеву тогдашний председатель КГБ Александр Шелепин, указав, что всего, включая офицеров из Осташкова, Старобельска и Козельска, было расстреляно 21 857 человек. Ныне правительство Украины предоставило список расстрелянных гражданских лиц на 3,5 тыс. человек, находившихся в украинских тюрьмах. Власти Белоруссии такого списка польской стороне до сих пор не предоставили.
После нападения Гитлера на СССР польское правительство в Лондоне не раз запрашивало Москву о судьбе пленных, связь с которыми прервалась весной 1940 года. Ответы были туманные, вплоть до того, будто офицеров отправили… в Маньчжурию. В апреле 1943 года в Катынском лесу близ Смоленска немцы обнаружили могилы поляков из Козельского лагеря и обвинили в этом преступлении СССР. Они утверждали, что в Катыни похоронено более 12 тыс. человек, т. е. почти все попавшие в советский плен офицеры. В действительности в Катыни было расстреляно только около 4350 человек. Комиссия польского и Международного Красного Креста, в которую входили подпольщики, связанные с польским правительством в Лондоне, установила, что расстрел произошел весной 1940 года, когда территория была под советским контролем. К такому же выводу пришла созданная немцами международная комиссия с участием экспертов из стран — союзников Рейха и нейтральной Швейцарии.
Англия и США ради сохранения союза с СССР поддержали советскую версию, будто казнь была совершена осенью 1941 года, уже после занятия Смоленска немцами. Но в служебной переписке чиновники британского МИДа еще в 1943 году высказывали уверенность, что расстрел в Катыни — советских рук дело. После того как осенью 1943 года Смоленская область была освобождена от немецких войск, на место захоронений была направлена «Специальная комиссия по определению и изучению обстоятельств расстрела гитлеровскими оккупантами в Катынском лесу польских офицеров-военнопленных» во главе с академиком Николаем Бурденко. Она провела повторную эксгумацию и в январе 1944 года опубликовала «Спецсообщение», где возложила вину на немцев. Время расстрела при этом было датировано осенью 1941 года, когда на территории Катынского леса уже находились германские войска.
В 1948 году слушания по Катынскому делу были проведены в Конгрессе США. Уцелевшие польские офицеры из Козельского лагеря вели списки, в которых отмечали, кто из их товарищей в какой день покинул лагерь. При сравнении этих списков с данными эксгумации в Катыни выяснилось, что лица, покидавшие в один и тот же день Козельский лагерь, оказывались в одной и той же катынской могиле. Поскольку было совершенно невероятно, чтобы немцы расстреливали поляков теми же партиями, какими их забирали из лагеря сотрудники НКВД, то сомнений в советской вине не осталось. С конца 40-х годов мало кто в западном мире сомневался, что Катынь — дело рук НКВД, но официальных обвинений Советскому Союзу не предъявлялось.