Из всей группы только один человек остался в живых: Юрий Юдин не смог участвовать в походе до конца из-за радикулита и вынужден был вернуться назад перед самой тяжелой частью маршрута.
Цель похода — преодоление на лыжах за 16 дней расстояния в 350 км по Свердловской области и восхождение на горы Отортен и Ойко-Чакур, находящиеся на Северном Урале. Такой поход классифицировался третьей, наивысшей, категорией сложности. Участники отправились в путь 23 января. До 28 января они добирались из Свердловска до заброшенного поселка 2-го Северного рудника (отсюда должна была начаться активная часть похода, то есть, пешая) поездом, автобусом и на подводе.
Конечной точкой маршрута был поселок Вижай. По плану группа должна была дойти до него 12 февраля и телеграфировать в спортклуб института. Записи в дневниках участников похода свидетельствуют о том, что они прошли на лыжах по берегу реки Лозьва 28 января и там заночевали. 29 января дошли до ее притока Луспия, где так же разбили стоянку. Дойдя 31 января до горы Холатчахль, дятловцы предприняли попытку подняться на нее, но по причине ураганного ветра восхождение не состоялось. На следующий день группа поднялась на Холатчахль, оставив часть вещей в установленном ими лабазе в долине Луспии. На одном из склонов горы группа расположилась на ночевку (сейчас это место называется Перевал Дятлова.)
Поиски пропавшей группы начались 19 февраля, когда в Ивделе был организован оперативный штаб. В них принимали участие три группы, состоявшие из опытных туристов и альпинистов, оперативники с розыскными собаками, местные жители манси, саперы с миноискателями, военные и авиация. Сначала была найдена пустая палатка с теплыми вещами, продуктами и документами членов группы. Одна из стенок палатки была вырезана, как потом выяснилось, изнутри. В километре от палатки у кедра, уже практически в лесу, были обнаружены следы костра и тела Ю. Кривонищенко и Ю. Дорошенко. Оба они были в нижнем белье со следами ожогов на теле. Затем были найдены тела И. Дятлова, З. Колмогоровой и Р. Слободина. Предположительно их гибель произошла, когда они шли от леса снова к палатке.
Из-за тяжелых погодных условий поисковые работы прекратились до мая. Когда начал таять снег, были найдены тела остальных членов группы. Судмедэкспертиза установила, что смерть туристов наступила в результате резкого переохлаждения. На похороны молодых людей на кладбище Свердловска пришло огромное количество людей.
Уголовное дело, заведенное по факту гибели группы И. Дятлова, было прекращено за отсутствием состава преступления. Следователь Лев Иванов счел, что причиной гибели является стихийная сила, преодолеть которую людям было невозможно. На это указывает, в частности, характер повреждений у Л. Дубининой, С. Золотарева и Н. Тибо-Бриньоля. Однако такие травмы возникают при воздействии воздушной взрывной волны. (Но ведь взрыв вряд ли всегда можно отнести к природным явлениям.)