W Katyniu znaleziono osiem masowych grobów. Ciała leżały warstwami, od sześciu do dwunastu, z rękami ułożonymi wzdłuż ciała lub związanymi z tyłu. Niemal wszyscy zginęli od jednego strzału w tył głowy, pojedyncze czaszki miały dwie dziury wlotowe, jedna - trzy. Strzelano kulami kalibru 7,65 (niekiedy 6,35), amunicją niemiecką (choć znaleziono też łuski sowieckie), firmy Gustawa Genschowa „Geco" z Durlach. Amunicja ta była od końca lat 20. masowo eksportowana do Polski, krajów bałtyckich (Litwy Łotwy i Estonii) oraz do ZSRR. Nie jest wykluczone, że Sowieci użyli amunicji zdobytej we wrześniu 1939 roku. Dla Niemców pochodzenie amunicji było sprawą kłopotliwą (Goebbels w swoim dzienniku wspominał: „Niestety, w grobach Katynia znaleziono niemiecką amunicję. Problem, jak tam trafiła, wymaga wyjaśnienia"), jednak nie próbowali żadnych pokrętnych tłumaczeń. Powszechnie uważa się, że jeńców mordowano bezpośrednio nad grobami w pozycji klęczącej lub leżącej. Odkrycie w latach 90. grobów polskich jeńców z Ostaszkowa i Starobielska wskazuje, że chyba było inaczej. Więźniów z tych dwóch obozów przetransportowano do wewnętrznych więzień NKWD - z Ostaszkowa do Tweru (wówczas Kalinina), a ze Starobielska do Charkowa. Pod pozorem czynności administracyjnych wprowadzano ich pojedynczo do piwnic, gdzie znienacka (zwykle w chwili, gdy jeniec odpowiadał na pytanie o nazwisko) strzelano im z pistoletu w tył głowy. Ściany piwnic były specjalnie wyciszone, a podłogi wyłożone trocinami, które wchłaniały krew. Czekający na swoją kolej na zewnątrz niczego się nie domyślali. Następnie zwłoki wywożono do oddalonych miejsc pochówku (Miednoje i Piatichatki) i wrzucano warstwami do wykopanych dołów. W Miednoje pomordowani policjanci często mieli głowy owinięte w płaszcze, aby w czasie transportu nie sączyła się z nich krew. W Katyniu również natrafiono na takie zwłoki. Ponadto w ustach i tchawicy jednego z polskich oficerów znaleziono trociny. Prawdopodobnie po strzale w tył głowy oficer ten jeszcze żył i po upadku na trociny wciągnął je do ust i tchawicy. W ten sposób NKWD od lat rozstrzeliwało „wrogów rewolucji" i dziwne byłoby, gdyby akurat w Katyniu robiono to inaczej. Co prawda w dole śmierci nr 6 znaleziono 125 łusek, ale oprawcy mogli je wrzucić razem ze zwłokami. W Miednoje w grobach też były łuski, choć polskich policjantów mordowano w piwnicy więzienia w Twerze. W lesie katyńskim znajdowała się willa NKWD, z dużymi piwnicami. Po wojnie została rozebrana, a na jej fundamentach w latach 60. postawiono sanatorium. W piwnicach jest kotłownia centralnego ogrzewania. Polscy uczeni, którzy w latach 1994 i 1995 badali groby katyńskie, nie uzyskali zgody na zbadanie tych piwnic.
