A ausência de testemunhas e as investigações subsequentes acerca da morte dos esquiadores inspiraram intensas especulações. Investigadores da época determinaram que o esquiadores rasgaram as suas barracas de dentro para fora, fugindo a pé sob forte nevasca. Apesar dos corpos não demonstrarem sinais de luta, duas vítimas apresentavam o crânio fracturado e duas tinham costelas partidas. Sinais de envelhecimento precoce, bem como altos níveis de radiação e pigmentação incomum na pele das vítimas foram também observados pelos investigadores e as autoridades soviéticas determinaram que uma “força incontrolável desconhecida” provocara as mortes; o acesso à região foi consequentemente bloqueado a esquiadores e aventureiros durante anos após o incidente.
Os factos contam que um grupo foi formado para uma expedição ao norte das Urais, em Oblast de Sverdlovsk. Liderado por Igor Dyatlov, consistia de oito homens e duas mulheres, a maioria estudantes ou graduados do Instituto Politécnico de Ural (actualmente Universidade Técnica Estatal do Ural). O objectivo da expedição era alcançar Otorten, uma montanha situada 10 quilómetros a norte do local do incidente. Esta rota, naquela altura, era classificada como “categoria III”, a mais difícil.
Todos os integrantes possuíam experiência em excursões de esqui e expedições em montanha. O grupo viajou de comboio para Ivdel, cidade ao centro da província de Oblast de Sverdlovsk, desembarcando ali a 25 de Janeiro. Eles então viajaram de camião para Vizhai, o último assentamento habitado a norte, começando a marcha em direcção a Otorten a 27 de janeiro. No dia seguinte, um dos integrantes, Yuri Yudin, foi forçado a voltar devido a problemas de saúde. Diários e camaras encontrados no seu último acampamento tornaram possível rastrear a derradeira rota do grupo no dia anterior ao incidente. A 31 de Janeiro, eles chegaram perto de um penhasco e prepararam-se para escalá-lo. Num vale silvestre, eles guardaram o stock de comida e equipamento, que seriam utilizados mais tarde na viagem de volta. No dia seguinte, 1 de fevereiro, os esquiadores começaram a descer a passagem.
Ao que parece eles planeavam atravessar o local e acampar do outro lado durante a noite seguinte, mas devido à piora nas condições meteorológicas, com tempestades de neve e declínio de visibilidade, o grupo acabou por se perder e seguindo para oeste, subiu em direcção ao topo da montanha Kholat Syakhl. Quando perceberam o equívoco, eles decidiram parar e montar acampamento no declive da montanha. Dyatlov combinou que mandaria uma mensagem telegráfica para o seu clube desportivo assim que o grupo voltasse a Vizhai. Estimava-se que isso ocorreria por volta de 12 de Fevereiro, mas mesmo com o passar da data não houve reacção, pois atrasos eram comuns em expedições deste tipo.
A 20 de fevereiro, depois dos familiares dos viajantes exigirem uma operação de resgate, os administradores do instituto enviaram as primeiras equipas de busca, formadas por alunos e professores voluntários. Posteriormente, o exército e forças policiais foram envolvidas, com aviões e helicópteros requisitados a juntar-se à operação. Já a 26 de fevereiro, as equipas de busca encontraram o acampamento abandonado em Kholat Syakhl. As barracas arruinadas e um conjunto de pegadas seguiam até a margem de um bosque próximo, estando cobertas por neve após 500 metros. Na beira da floresta, sob um grande e antigo pinheiro, foram encontrados os restos de uma fogueira, juntamente com os primeiros dois corpos, descalços e usando apenas roupa interior. Entre o pinheiro e o acampamento estavam outros três corpos, mortos em posição que sugeria que estivessem a tentar voltar às barracas. Eles foram encontrados separadamente, a distâncias de 300, 480 e 630 metros do pinheiro.
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O veredicto final foi que todos os integrantes do grupo morreram devido a uma “força incontrolável desconhecida”. O inquérito foi oficialmente encerrado em maio de 1959 devido à “ausência de parte culposa”. Os documentos relativos ao caso foram então arquivados, sendo divulgados ao público somente em 1990, ainda assim em fotocópias com diversas partes ausentes ou rasuradas.