两天后，波兰红十字会应德国占领当局的请求，派出一个由4名技术委员，1名总部代表．即波兰红十字会秘书长卡？斯台尔仁斯基组成的5人调查团，前往苏联的德占区斯摩棱斯克调查波兰军官坟墓。
当晚，德国当局提供了一份关于屠杀情况的报告，经过技术委员同当地居民进行几周的调查，证实了这份报告中如下情节属实：“当地铁路工人、农民说，从1940年3月初到4月下旬，每天有2－3辆装满被捕的波兰军官的车厢偷偷地运到格涅日多夫站来，他们被汽车运往铁丝网围绕的区域……”
其中一位还证实说：“每天都能听到许多喊声和枪声。”8月16日上午9点钟，调查团到达卡廷，这里距离公路只有几米远。在坟墓之间林中的旷地上，放着被法医检验过的波兰军官的尸体。
斯卡尔仁斯基说，他仔细查看了所有的尸体，他们的伤口无例外地是用转轮手枪子弹打的，子弹打进后脑勺从前额出来。很显然，伤口是同一性质的，射击的是同—个方向，所有的射击都是用手枪．所有的军官都是近距离站着被打死的，部分尸体被紧紧地背绑着手，这可能是他们进行过自卫和反抗。
他们身着波军军服，佩戴着奖章、装饰品、校级的标志，裤子和鞋这些东西都尚完好。他还特别仔细地看了两位将军的尸体，他们被证实是斯莫拉文斯基将军和博哈罗维奇将军，这从他们的将军级镶条的标志上可以看出。
从大量的死者日记中，人们发现了大屠杀的受害者之一索尔斯基少校被杀之前的一份记录，记录就在索尔斯基少校的尸体旁边，这份记录的时间是1940年4月9日。
日记里写到：“那天凌晨3时30分，一小分队波兰军官被苏军从被关押的白俄罗斯的一个军营科泽尔斯克带到斯摩棱斯克，早晨5时前几分钟，我们被叫醒并被押上囚车，我们到了一个小树林，看来那里是一些别墅。在那里，除了腰带和铅笔刀外，他们取走了我们的戒指和手表，那时手表的指针指向6时30分，他们会将我们怎么样？……。”大约几分钟之后，索尔斯基少校即遭枪杀。
从屠杀时起，在路两旁所植的松树生长的情况可以看出，屠杀是在1940年春天，植物学家也作出同样的判断。关于尸体的数目，斯卡尔仁斯基认为应为4000多人。
8月18日早晨，波兰红十字会秘书长卡？斯台尔仁斯基口头向红十字会总部报告了卡廷之行，并做出结论：这是一次大规模的集体行刑；从尸体旁找到的纸张可以断定，屠杀的时间是在1940年3—4月间，迄今为止，只能确定少部分被害者的姓名。
元首估计的不错，柏林电台播出三天后，苏联塔斯社发表声明，强烈谴责德国人杀死了波兰战俘，然后转嫁给苏联人。苏联电台义愤填膺地说：“爱好和平的苏联人民，坚决反对德国法西斯匪徒在1941年秋犯下的屠杀波兰战俘的滔天罪行。”
苏联还把气撒在流亡伦敦的波兰政府身上，作为自封的正义化身，斯大林可没空听波兰流亡政府的声明。他本人早就有踢开这个政府，另立一个听话的波兰政府的打算。斯大林通知丘吉尔和罗斯福，他准备与西科尔斯基总理的波兰流亡政府绝交，因为这个政权听信法西斯的诽谤，居然质疑为了波兰解放事业而流血的苏联。
卡廷悲歌，对于人类来说，是警示的钟声。世上就没有不透风的墙，早在1942年波兰军官的尸体被挖出来前，流亡在伦敦的波兰流亡政府就大概猜到了波兰战俘的命运了。对于自己的高级军官，波兰流亡政府的态度自然是极度关心的，波兰流亡政府在伦敦刚刚坐稳，就不断派人去苏联打探他们被俘军官的消息。不过，沉醉于坐山观虎斗中的苏联才没空答理这些失败者。
苏德开战了，波兰成了苏联的同盟者