Rysy na budowanym przez sowietów kłamstwie katyńskim pojawiały się długo przed ujawnieniem mordu przez niemiecką machinę propagandy. Już latem 1941 r. okazało się, że do tworzonej Armii Polskiej na Wschodzie zgłasza się bardzo niewielu oficerów. Józefowi Czapskiemu, jednemu z nielicznych ocalałych z obozu w Starobielsku, powierzono zadanie odnalezienia towarzyszy niewoli oraz jeńców z dwóch pozostałych obozów. Prowadząc śledztwo, Czapski rozmawiał nie tylko z polskimi jeńcami i więźniami łagrów, ale również sowieckimi urzędnikami i enkawudzistami. Część z nich sugerowała, że zaginieni jeńcy zostali wysłani na najdalsze wyspy na Morzu Arktycznym. Podobne przekonanie wyrażała część towarzyszy niewoli, którzy uniknęli śmierci.
Kilka miesięcy później, podczas rozmowy między gen. Władysławem Sikorskim a Stalinem, na pytanie polskiego premiera sowiecki dyktator stwierdził, że tysiące polskich jeńców uciekło do Mandżurii. Wiosną 1942 r. polskie władze zwróciły się do Brytyjczyków o wsparcie w poszukiwaniach. Szef brytyjskiego MSZ Anthony Eden zabronił dyplomatom angażować się w narastający m.in. wokół tej kwestii konflikt polsko-sowiecki. Sprawa ta pojawiła się jednak w raporcie przygotowanym dla Ministerstwa Wojny przez ppłk. Lesliego Hullsa: „Uwięzieni w Kozielsku, Starobielsku i Ostaszkowie po prostu znikli bez śladu (w łącznej liczbie 8300). Od 1940 r. nikt o nich nie słyszał i mimo obietnicy złożonej osobiście przez Stalina gen. Sikorskiemu i gen. Andersowi los tych oficerów pozostaje całkowitą tajemnicą”.
Wiosną 1942 r. część prawdy o losach polskich jeńców nieświadomie odkryli polscy robotnicy przymusowi, którzy dowiedzieli się o kaźni od miejscowych mieszkańców. Ustawiony przez nich krzyż mógł był jedną ze wskazówek, która doprowadziła Niemców do miejsca mordu. Kluczowe dla odkrycia dołów śmierci były również relacje składane przez miejscową ludność.
11 kwietnia 1943 r. niemiecka agencja prasowa Transocean opublikowała depeszę o odnalezieniu koło Katynia, na terenie lasu Kozie Góry, zwłok ok. 3 tys. ciał polskich oficerów wziętych do niewoli przez sowietów we wrześniu i w październiku 1939 r. Był to początek gigantycznej niemieckiej akcji propagandowej, której celem było rozbicie sojuszu ZSRS i państw zachodnich oraz przekonanie Polaków o bezsensowności walki po ich stronie. Kolejne tygodnie miały udowodnić nieskuteczność machiny sterowanej przez Josepha Goebbelsa. Dwa dni wcześniej niemiecki minister propagandy zapisał w swoim dzienniku: „W pobliżu Smoleńska odkryto masowe groby Polaków. Bolszewicy zastrzelili po prostu ok. 10 tys. polskich jeńców, wśród nich także więźniów cywilnych, biskupów, intelektualistów, artystów itp., po czym grzebali ich we wspólnych mogiłach”.
Dwa dni później w siedzibie niemieckiego MSZ odbyła się specjalna konferencja prasowa, na której ujawniono pierwsze szczegóły prowadzonych prac ekshumacyjnych, w tym nazwiska niektórych zamordowanych. Tego samego dnia o godz. 15:15 o odkryciu poinformowało Radio Berlin: „Ze Smoleńska donoszą, że miejscowa ludność wskazała władzom niemieckim miejsce tajnych egzekucji masowych wykonywanych przez bolszewików […] Już dziś ustalono, że wśród zamordowanych znajduje się gen. [Mieczysław – przyp. red.] Smorawiński z Lublina. […] Ogólna liczba zamordowanych obliczana jest na 10 tysięcy, co odpowiadałoby mniej więcej całości korpusu oficerskiego polskiego wziętego przez bolszewików do niewoli”.
„Wiadomości – rano o znalezieniu przez Niemców pod Smoleńskiem grobu 11 tys. Polaków zamordowanych przez bolszewików” – zapisano w „Dzienniku czynności Prezydenta RP Władysława Raczkiewicza” pod datą 13 kwietnia 1943 r. Dwa dni później informacja o odnalezieniu miejsca zbrodni ukazała się w prasie Generalnego Gubernatorstwa. Tego samego dnia o sprawie zameldował do Londynu dowódca Armii Krajowej gen. Stefan Rowecki „Grot”. „W oględzinach grobu wzięło udział kilku Polaków z Warszawy i Krakowa specjalnie tam zawiezionych. Ich relacje nie pozwalają wątpić w autentyczność tego masowego mordu. Opinia publiczna jest wzburzona, szczegóły w najbliższych dniach” – pisał. Tydzień później przesłał do Londynu informacje na temat składu delegacji oraz szczegółów prac prowadzonych przez Niemców, m.in. o odnalezieniu zapisków oficerów, które pozwalały ustalić datę popełnienia mordu na wiosnę 1940 r.
„Rozkręcamy sprawę nadal i będziemy tak długo atakować przede wszystkim Anglików i Amerykanów, aż wreszcie przemówią. […] Cała sprawa Katynia staje się gigantycznym wydarzeniem politycznym, które wywołać może jeszcze doniosłe reakcje” – zapisał Goebbels po kilku dniach trwania akcji propagandowej. Szczególną wagę przywiązywał do szokujących obrazów z Katynia, które były „w swej wymowie tak okropne, iż tylko część nadaje się do publikacji”. Wielką wagę przywiązywał również do uwiarygodnienia ekshumacji przez przedstawicieli państw neutralnych oraz funkcjonujące na terenie Generalnego Gubernatorstwa instytucje, które zachowały polskie kierownictwo. 14 kwietnia do Katynia udała się Komisja Techniczna Polskiego Czerwonego Krzyża z sekretarzem generalnym Kazimierzem Skarżyńskim.
19 kwietnia Skarżyński przedstawił sprawozdanie o wynikach prac, które potwierdzało, że oficerów zamordowano wiosną 1943 r. strzałem w tył głowy. 23 kwietnia działacze PCK zwrócili się do Międzynarodowego Czerwonego Krzyża z prośbą o pomoc w wyjaśnieniu tej sprawy.
Już dwa dni wcześniej, 17 kwietnia 1943 r., strona polska złożyła w tej kwestii oficjalną notę w Genewie, dowiadując się jednocześnie, iż wcześniej także Niemcy zwrócili się do MCK o wszczęcie dochodzenia. Moskwa bardzo ostro zareagowała na propozycję dochodzenia prowadzonego przez Międzynarodowy Czerwony Krzyż. 19 kwietnia dziennik „Prawda” opublikował artykuł zatytułowany „Polscy pomocnicy Hitlera”. Przeczytać w nim można było m. in.: „Zanim wysechł atrament na piórach niemiecko-faszystowskich pismaków, ohydne wymysły Goebbelsa i spółki na temat rzekomego masowego mordu na polskich oficerach dokonanego przez władze sowieckie w 1940 r. zostały podchwycone nie tylko przez wiernych hitlerowskich służalców, ale co dziwniejsze, przez ministerialne kręgi rządu generała Sikorskiego”. Ujawnienie mordu posłużyło sowietom za pretekst do zerwania stosunków dyplomatycznych z rządem RP. Niemal jednocześnie Kreml rozpoczął tworzenie podporządkowanych sobie polskich sił zbrojnych oraz intensywnie przygotowywał się do powołania własnego ośrodka władzy w przyszłej Polsce. Do formalnego zerwania stosunków dyplomatycznych przez Moskwę z polskim rządem na uchodźstwie doszło w nocy z 25 na 26 kwietnia 1943 r.
21 kwietnia Stalin wysłał tajne depesze do prezydenta Roosevelta i premiera Churchilla, w których zarzucał rządowi gen. Sikorskiego prowadzenie w zmowie z Hitlerem wrogiej kampanii przeciwko Związkowi Sowieckiemu. 24 kwietnia w rozmowie z premierem Sikorskim szef brytyjskiej dyplomacji Anthony Eden zaapelował do rządu RP o wycofanie wniosku z Międzynarodowego Czerwonego Krzyża i stwierdzenie, że pełną odpowiedzialność za mord ponosi strona niemiecka. „Po stronie Rosji jest siła – po naszej sprawiedliwość” – odpowiedział gen. Sikorski.
Wobec zablokowania przez sowietów przeprowadzenia śledztwa w sprawie katyńskiej przez MCK Niemcy zorganizowali własne dochodzenie. 28 kwietnia 1943 r. na miejsce zbrodni na zaproszenie władz niemieckich przyjechała grupa międzynarodowych ekspertów medycyny sądowej i kryminologii. Przewodniczącym zespołu został doktor Ferenc Orsós, dyrektor Instytutu Medycyny Sądowej w Budapeszcie. Eksperci jednomyślnie podpisali sprawozdanie, w którym stwierdzali, że egzekucje na polskich jeńcach wykonano w marcu i kwietniu 1940 r.
Uwieńczeniem równolegle budowanego kłamstwa katyńskiego było sowieckie „śledztwo” komisji chirurga Nikołaja Burdenki, która „wyjaśniła”, że zbrodni na polskich oficerach dopuścili się Niemcy jesienią 1941 r. Do wsparcia sowieckiej wersji wydarzeń użyto również żołnierzy podporządkowanej sowietom 1. Dywizji Piechoty im. Tadeusza Kościuszki, którzy w styczniu 1944 r. wzięli udział w uroczystości żałobnej w miejscu mordu. Na miejsce przybyli też zachodni korespondenci i dyplomaci, którym przedstawiono spreparowane dowody zbrodni.
Dzień Pamięci Ofiar Zbrodni Katyńskiej został ustanowiony 14 listopada 2007 r. uchwałą Sejmu RP.