Am 17. September 1939 marschierte die sowjetische Armee in Polen ein. Diese Aggression war eine Folge des am 23. August 1939 zwischen dem Dritten Reich und der Sowjetunion geschlossenen Vertrages, der nach seinen Unterzeichnern Molotow-Ribbentrop-Pakt genannt wurde. Die sowjetische Aggression besiegelte den Untergang der Zweiten Polnischen Republik. Die polnische Armee, die tapfer seit dem 1. September 1939 erbitterten mit den Deutschen kämpfte, war nicht in der Lage, den Invasionsarmeen beider Länder Widerstand zu leisten, auch weil Frankreich und Großbritannien keine wirkliche Hilfe leisteten. Am 28. September schlossen das Dritte Reich und die Sowjetunion einen Vertrag, der den Verlauf der gemeinsamen Grenze regelte. Dieses Dokument wurde durch zusätzliche Bestimmungen ergänzt, in denen es hieß: „Beide Seiten werden in ihren jeweiligen Gebieten keine polnische Agitation dulden, die das Gebiet der anderen Seite betrifft. Sie werden jede derartige Agitation in ihrem jeweiligen Hoheitsgebiet im Keim ersticken und sich gegenseitig über die für derartige Aktivitäten angezeigten Maßnahmen informieren”.
Diese Absprachen waren der Auftakt zu einer gemeinsamen deutschen und sowjetischen Vernichtungsaktion, die sich gegen die polnischen Eliten richtete. In den damals von der Sowjetunion besetzten Gebieten in Ostpolen befanden sich viele polnische Soldaten, die sich vor dem Vormarsch der deutschen Armee zurückzogen. Tausende von polnischen Polizeibeamten, die aus den von den Deutschen besetzten Gebieten evakuiert worden waren, landeten ebenfalls im östlichen Grenzgebiet. Insgesamt wurden über 200.000 Soldaten und Offiziere sowie mehrere tausend Polizisten, Gefängniswärter und Soldaten des Grenzschutzkorps (KOP) von den Sowjets gefangen genommen.
Die sowjetischen Behörden trennten die Offiziere sofort vom Rest der Soldaten. Die ersteren, die in Friedenszeiten die intellektuelle Elite Polens bildeten, wurden in speziell dafür vorgesehene Lager geschickt. Unter ihnen befanden sich Rechtsanwälte, Ärzte, Lehrer und Beamte. Die Häftlinge wurden in Lagern in Starobilsk, Koselsk und Ostaschkow untergebracht. In letzteren waren hauptsächlich Polizisten, Gefängniswärter und Soldaten des Grenzschutzkorps inhaftiert.
Im Spätherbst 1939 wurden alle Gefangenen von Offizieren des sowjetischen Sicherheitsapparats — dem NKWD — verhört. Ziel dieser Verhöre war es, herauszufinden, ob die Kriegsgefangenen zur Zusammenarbeit mit den Sowjets bereit waren. Die überwältigende Mehrheit lehnte dies ab. Die wenigen, die der NKWD für vielversprechend hielt, wurden zur weiteren Indoktrination in andere Lager verlegt.
Die in Koselsk, Starobilsk und Ostaschkow verbliebenen Häftlinge konnten mit ihren Familien, von denen die meisten unter deutscher Besatzung lebten, korrespondieren. Bis zum Frühjahr 1940 wurden Briefe der Gefangenen und meist auch Postkarten an ihre Angehörigen verschickt. Später wurde der Kontakt komplett abgebrochen.
Anfang März 1940 schickte der Leiter des NKWD, Lawrentij Beria, einen Brief an den sowjetischen Diktator Josef Stalin, in dem er ihn über Folgendes informierte:
„In den Lagern für Kriegsgefangene des NKWD der UdSSR und in den Gefängnissen der westlichen Regionen der Ukraine und Weißrusslands befindet sich derzeit eine große Zahl ehemaliger Offiziere der polnischen Armee, ehemaliger Mitarbeiter der polnischen Polizei- und Geheimdienstorgane, Mitglieder nationalistischer, konterrevolutionärer Parteien, Mitglieder enttarnter konterrevolutionärer Aufstandsorganisationen, Ausbrecher usw. Sie alle sind überzeugte Feinde der Sowjetmacht, voller Hass auf das sowjetische System“.
Im weiteren Verlauf des Schreibens bat Beria Stalin um seine Zustimmung, die Fälle der Verhafteten vor dem NKWD-Sonderkollegium (de facto ein quasi-Gericht) in einem besonderen Modus zu behandeln, „wobei die höchste Strafe auf sie angewendet wird — die Hinrichtung“. Der besondere Modus bedeutete, dass die Inhaftierten nicht vorgeladen und ihnen keine Anklage vorgelegt werden musste und auch keine Entscheidung zur Einstellung der Ermittlungen getroffen wurde. Auf Berias Vorschlag hin stimmten die Verantwortlichen der Kommunistischen Partei der Sowjetunion unter der Leitung von Josef Stalin diesem Vorschlag zu. Auf der Grundlage dieses Beschlusses ordnete der Leiter des NKWD die Ermordung der polnischen Kriegsgefangenen an, wobei er die Art und Weise ihrer Vernichtung perfiderweise als „Entladung” ihrer Gefangenenlager bezeichnete.
Die Ermordung der polnischen Kriegsgefangenen begann am 3. April mit der Liquidierung der Gefangenen in Koselsk. Zwei Tage später wurden die gleichen kriminellen Handlungen in den anderen Lagern, d. h. in Starobilsk und Ostaschkow, durchgeführt. Die gesamte Operation war genau geplant. Die Häftlinge aus Koselsk wurden in engen Eisenbahnwaggons zum Bahnhof Gnezdovo bei Smolensk transportiert, von wo aus sie in einen Gefängnisbus gepackt wurden, der sie in den Wald von Katyn brachte. Dort wurden die Polen durch einen Schuss in den Hinterkopf getötet. Die Ermordeten wurden in Massengräbern verscharrt. Eine Reihe dieser Verbrechen ist als Massaker von Katyn bekannt.
Ein polnischer Offizier, Major Adam Solski, notierte, bevor er ermordet wurde: „Ich wurde irgendwo in den Wald gebracht, in eine Art Urlaubsort. Hier wurde eine detaillierte Recherche durchgeführt. Sie nahmen meine Uhr, auf der 6.30 Uhr stand, fragten mich nach meinem Ehering, nahmen meine Rubel, den Hauptgürtel, das Taschenmesser…“.
Bis zum 13. Mai 1940 wurden in Katyn insgesamt 4400 Polen ermordet.
Die Häftlinge des Lagers Starobilsk wiederum wurden in den Kellern des NKWD-Gebäudes in Charkow ermordet und in der Nähe des Dorfes Pjatychatky begraben, während die Häftlinge des Lagers Ostaschkow von NKWD-Funktionären in den Kellern des NKWD-Gebäudes in Kalinin (dem heutigen Twer) ermordet und in der Nähe des Dorfes Mednoje begraben wurden.
Die Repressionen betrafen auch die Familien der Opfer des Massakers von Katyn, die in den von der Sowjetunion besetzten Gebieten lebten. In der Nacht vom 12. auf den 13. April 1940, also genau zu der Zeit, als NKWD-Offiziere polnische Kriegsgefangene ermordeten, wurden ihre Angehörigen tief in die Sowjetunion deportiert, hauptsächlich in das heutige Kasachstan. Insgesamt mussten nach Angaben des NKWD mehr als 60 000 Menschen ihren Wohnort verlassen. Der Beschluss, diese Deportation zu organisieren, wurde Anfang März 1940 gefasst, d. h. genau zu dem Zeitpunkt, als die Ermordung der polnischen Kriegsgefangenen beschlossen wurde.