Когда в январе 1942 года Пётр Лидов услышал от старика рассказ о девушке-москвичке, казненной немцами в Петрищеве, он немедленно отправился в уже оставленную немцами деревню, чтобы выяснить подробности трагедии. Лидов не успокоился, пока не переговорил со всеми жителями села.
Но для опознания девушки нужна была фотография. В следующий раз он приехал уже с фотокорреспондентом «Правды» Сергеем Струнниковым. Вскрыв могилу, они сделали необходимые снимки.
В те дни Лидов познакомился с партизаном, знавшим Зою. На показанном фотоснимке тот опознал девушку, отправлявшуюся на задание в Петрищево и называвшую себя Таней. С таким именем героиня и вошла в рассказ корреспондента.
Загадка с именем Таня раскрылась позднее, когда мать Зои рассказала, что так звали любимую героиню дочери – участницу гражданской войны Татьяну Соломаху.
Но окончательно подтвердить личность девушки, казненной в Петрищеве, смогла только в начале февраля 1942 года специальная комиссия. В опознании кроме жителей села участвовали одноклассник и учительница Зои Космодемьянской. 10 февраля матери и брату Зои были показаны снимки погибшей девушки: «Да, это Зоя», – ответили оба, хотя и не очень уверенно.
Чтобы снять окончательные сомнения, мать, брата и подругу Зои Клавдию Милорадову попросили приехать в Петрищево. Все они без колебаний опознали в убитой девушке Зою.
В последние годы стала популярна версия о том, что Зою Космодемьянскую фашистам выдал её товарищ Василий Клубков. В начале 1942 года Клубков вернулся в свою часть и сообщил, что был взят немцами в плен, но затем сбежал. Однако во время допросов он давал уже другие показания, в частности, что был схвачен в плен вместе с Зоей, выдал её немцам, а сам согласился с ними сотрудничать. Следует отметить, что показания Клубкова были очень путаны и противоречивы.
Историк Михаил Михайлович Горинов предположил, что Клубкова заставили себя оговорить следователи либо из карьерных соображений, либо в пропагандистских целях. Так или иначе, эта версия не получила каких-либо подтверждений.
Когда в начале 1990-х появилась информация, что казненная в деревне Петрищево девушка на самом деле Лиля Озолина, по просьбе руководства Центрального архива ВЛКСМ во Всероссийском НИИ судебных экспертиз была проведена судебно-портретная экспертиза по фотографиям Зои Космодемьянской, Лили Озолиной и снимкам девушки, казненной в Петрищеве, которые нашли у пленного немца. Вывод комиссии был однозначным: «на немецких фотографиях запечатлена Зоя Космодемьянская».