Decyzja Stalina i jego towarzyszy z Politbiura była początkiem zbrodni katyńskiej. Od 3 kwietnia do maja 1940 roku funkcjonariusze NKWD rozstrzelali w sumie prawie 22 tysiące Polaków. W tej liczbie znalazło się 14 700 jeńców przetrzymywanych w obozach specjalnych NKWD w Kozielsku, Ostaszkowie i Starobielsku. Grzebano ich w zbiorowych mogiłach w Katyniu, Miednoje oraz Charkowie. Pozostałe 7305 osób, w tym 3435 z tzw. Ukraińskiej Listy Katyńskiej i 3870 z tzw. Białoruskiej Listy Katyńskiej, byli to w większości cywile. Zostali osadzeni w więzieniach zachodniej Ukrainy i Białorusi, czyli terenach Polski włączonych do ZSRR po agresji sowietów we wrześniu 1939 roku.
Jeńcy ginęli od strzału w tył głowy. Wśród nich byli oficerowie Wojska Polskiego - wybitni dowódcy i stratedzy, a także policjanci, urzędnicy, uczeni, profesorowie wyższych uczelni, artyści, lekarze, nauczyciele i prawnicy. Stanowili oni intelektualną elitę Rzeczpospolitej. Poprzez zgładzenie polskich patriotów sowieci chcieli zapobiec odrodzeniu się państwa polskiego, i w konsekwencji - doprowadzić do wymazania Polski z mapy Europy.
Przez kilkadziesiąt lat od zbrodni katyńskiej władze ZSRR przekonywały światową opinię publiczną, że dopuścili się jej Niemcy. Dopiero w 1990 roku Rosjanie przyznali, że masowe egzekucje przeprowadziło NKWD. Mimo tego, do dziś nie wyjawili wszystkich miejsc pochówku pomordowanych Polaków.
Wiadomo, że oprócz Katynia, Miednoje i Charkowa, była to Bykownia pod Kijowem i najprawdopodobniej Kuropaty pod Mińskiem, gdzie może spoczywać 3870 Polaków. Zbrodnia katyńska do dziś nie została uznana przez społeczność międzynarodową za zbrodnię ludobójstwa, a przez Rosję nawet za zbrodnię wojenną.
Śledztwo w sprawie zbrodni katyńskiej prowadzi Instytut Pamięci Narodowej od 2004 roku. Historycy IPN uważają zbrodnię katyńską za ludobójstwo, ze względu na jej ideologiczne umotywowanie względami klasowymi, a faktycznie narodowymi oraz jej masowość. W 2004 roku zakończyło się 14-letnie śledztwo rosyjskiej prokuratury wojskowej. Rosjanie uznali, że mord nie był zbrodnią ludobójstwa i nikogo nie postawili przed sądem.
Po wielu latach starań polskiej strony o upamiętnienie ofiar Katynia, w 2000 roku, w 60. rocznicę zbrodni, zostały otwarte polskie cmentarze w Katyniu, Miednoje i Charkowie. W 2012 roku otwarto czwarty cmentarz - w Bykowni na Ukrainie. (więcej)
Po agresji ZSRR na Polskę 17 września 1939 roku w sowieckiej niewoli znalazło się około 250 tysięcy żołnierzy. Jesienią 1939 roku większość więzionych przez sowietów oficerów i policjantów - prawie 15 tysięcy - oddzielono od pozostałych żołnierzy i skoncentrowano w trzech obozach specjalnych NKWD. Oficerowie Wojska Polskiego zostali uwięzieni w obozach w Kozielsku i Starobielsku, do Ostaszkowa zaś skierowano głównie funkcjonariuszy policji wszystkich stopni, Korpusu Ochrony Pogranicza, Straży Granicznej i Służby Więziennej. Sowieci zwolnili część szeregowych i podoficerów, część przekazali Niemcom, innych skierowali do pracy przymusowej w obozach Gułagu. Wszystkich policjantów uwięzili, ponieważ traktowali ich jako obrońców polskich granic oraz wrogów komunistycznego systemu.
Zgładzenie ponad 25 tysięcy polskich oficerów oraz polskich więźniów nakazano w uchwale Biura Politycznego KC Wszechzwiązkowej Komunistycznej Partii (bolszewików) z 5 marca 1940 roku, na wniosek Ławrentija Berii. W dokumencie napisano: "Sprawy [...] rozpatrzyć w trybie specjalnym, z zastosowaniem wobec nich najwyższego wymiaru kary - rozstrzelanie. Sprawy rozpatrzyć bez wzywania aresztowanych i bez przedstawiania zarzutów, decyzji o zakończeniu śledztwa i aktu oskarżenia". Decyzja została jednogłośnie zaakceptowana przez członków Biura Politycznego - Woroszyłowa, Mołotowa, Mikojana, Kalinina, Kaganowicza i Stalina, którzy złożyli pod nią swoje podpisy. W 13. rocznicę podpisania uchwały, 5 marca 1953 roku, zmarł Józef Stalin, dyktator Związku Sowieckiego, odpowiedzialny za śmierć milionów ludzi.
Transporty śmierci z polskimi jeńcami, formowane przez NKWD, ruszyły w podobnym czasie, według jednolitego planu przygotowanego przez moskiewską centralę. Od 3 kwietnia do 12 maja likwidowano obóz w Kozielsku. Jeńców wywożono na miejsce kaźni w lesie koło wsi Katyń, oddalonej kilka kilometrów od Smoleńska. Z Ostaszkowa transporty szły od 4 kwietnia do 16 maja, ze Starobielska - od 5 kwietnia do 12 maja. Z 15 tysięcy jeńców z tych trzech obozów, ocalało 395 Polaków. W czasie, kiedy trwały egzekucje, w nocy z 12 na 13 kwietnia 1940 roku, rodziny mordowanych oficerów stały się ofiarami drugiej (z czterech) masowej deportacji Polaków w głąb ZSRR, przeprowadzonej przez władze sowieckie. Według danych NKWD tylko podczas tej deportacji zesłano około 61 tysięcy osób, głównie do Kazachstanu.