Ответственным за работы по эксгумации и изучению останков в местах массовых захоронений был назначен доктор Герхард Бутц, профессор судебной медицины одного из ведущих германских университетов. В начале марта все могилы были вскрыты. В течение десяти недель, пока откапывали и раскладывали тела погибших, немцы курили крепкий египетский табак, чтобы перебить трупный смрад. В качестве понятых были доставлены военнопленные. Среди них оказался американский подполковник Джон Ван Влайет, который позднее вспоминал: "Я подозревал, что это пропагандистский трюк. Я ненавидел немцев и не хотел верить им. Но, увидев трупы, сложенные штабелями как бревна, я изменил свое мнение. После войны я заявил союзникам, что, на мой взгляд, это было делом рук Советов".
13 апреля 1943 года в 15.10 по берлинскому времени германское радио официально объявило о том, что в местах массовых захоронений найдены тела польских офицеров, "зверски убитых большевиками". Ошеломленный мир отказывался верить услышанному, считая это фальшивкой, сфабрикованной нацистами. Но польское правительство в изгнании, находившееся в Лондоне, имело давние подозрения о том, что руки сталинских палачей обагрены польской кровью.
15 апреля Советы нанесли ответный удар, заявив: "В своих чудовищных измышлениях немецко-фашистские мерзавцы не гнушаются самой беспардонной и гнусной ложью, стремясь скрыть преступления, которые, как теперь стало очевидно, были совершены ими самими. Гитлеровским убийцам не удастся избежать справедливого и сурового возмездия за их кровавые злодеяния".
Немцы пригласили в Катынь три специальные комиссии. Первая была полностью немецкая, вторая состояла из ученых и судебно-медицинских экспертов из Швейцарии, Бельгии, Венгрии и Болгарии, а в третью входили одни поляки. Экспертиза свидетельствовала преимущественно в пользу германской версии. Хотя боеприпасы и были немецкие, документация заводов-изготовителей свидетельствовала о том, что они в составе крупных партий были еще до войны проданы Литве, а затем ими вполне могли овладеть органы НКВД.
Советская сторона утверждала, что польские военнопленные были уничтожены наступающими немецкими войсками в 1941 году, но при трупах не было обнаружено ни одного документа, датированного позднее 6 мая 1940 года. Колотые раны на телах были нанесены четырехгранными штыками, состоявшими на вооружении Красной Армии. Отсутствие насекомых в могилах свидетельствовало о том, что захоронение было произведено не летом, как утверждала советская сторона. Кроме того, на всех убитых была зимняя одежда.