По расположению теней на последнем фотоснимке эксперты заключили, что к 6 часам вечера палатка уже стояла. Ночью же произошло что-то необъяснимое — вся группа погибла при загадочных обстоятельствах.
Потерявшихся дятловцев искали более двух недель. Лишь в середине февраля первые два тела обнаружил с воздуха лётчик Геннадий Патрушев и вызвал к месту трагедии спасательную группу. Патрушев хорошо знал ребят еще живыми — познакомились в гостинице поселка Вижай, где жили летчики; «дятловцы» там останавливались перед восхождением. Со слов вдовы Патрушева, Валерии, Геннадий много интересовался местными легендами и потому отговаривал их — идите на другие горы, а эти вершины не трогайте. Но ребята были опытными туристами, много ходили по Приполярному Уралу, в мистику не верили. А их руководителя Игоря Дятлова Геннадий даже назвал «твердолобым», сколько не уговаривал, тот маршрут изменять не стал.
Спасатели, прибывшие на место, наткнулись на ужасные находки. Двое погибших лежали у входа в палатку, еще один в палатке, разрезанной изнутри. Вероятно, туристы, разрезав ножами палатку, в паническом ужасе бросились бежать вниз по склону кто в чем был — босиком, в одном валенке, полураздетые. Цепочки следов шли странным зигзагом, сходились и снова расходились, словно люди хотели разбежаться, но какая-то сила снова сгоняла их вместе. К палатке никто не подходил, не было никаких следов борьбы или присутствия других людей. Никаких признаков какой-то природной катастрофы: урагана, смерча, лавины. На границе леса следы исчезли, занесенные снегом.
Двое погибших лежали у плохо разведенного костра, раздетые до нижнего белья. Они замерзли, не в силах двигаться. В 300 метрах от них лежало тело Игоря Дятлова: он полз к палатке и умер, глядя в ее сторону. На теле не было никаких повреждений... Как позже установило следствие, большинство погибло от холода, но три человека, том числе и тот, что остался в палатке, погибли от ужасных повреждений: переломанные рёбра, пробитые головы, кровоизлияния. У одной из девушек был вырван язык. Но на телах не было ни синяков, ни ссадин! У одного из парней при вскрытии обнаружена трещина в черепе, и этот страшный удар был нанесен без малейшего повреждения кожи. Но как могли появиться внутренние повреждения, не затронувшие кожу?
Еще тогда, в 1950-е годы, следствием разрабатывалась версия, связанная, как сейчас бы сказали, с НЛО. Дело в том, что во время поисков погибших над головами спасателей разворачивались красочные картины, пролетали огненные шары и сияющие облака. Никто не понимал, что это такое, и потому фантастические небесные явления казались страшными.
Какое-то время под подозрением были местные манси, которые когда-то в 1930-е годы уже убивали геолога-женщину, осмелившуюся зайти на закрытую для простых смертных священную гору. Арестовали многих таежных охотников, но всех отпустили за недоказанностью вины. Расследование же уголовного дела было прекращено с формулировкой, что «причиной гибели явилась стихийная сила, преодолеть которую люди не смогли».
На данный момент ни одна из выдвигавшихся версий гибели дятловцев не считается общепринятой. Несмотря на многочисленные попытки найти объяснение трагическим происшествиям, они продолжают оставаться загадкой как исследователей аномальных явлений, так и для правоохранительных органов.