בתחילת אפריל 1940 החל ה-NKVD (המשטרה הפוליטית הסובייטית) לרצוח אסירים פולנים שנתפסו לאחר תחילת התוקפנות ב-17 בספטמבר 1939, על ידי ברית המועצות נגד פולין. זה קרה כתוצאה מההחלטה שהתקבלה ב-5 במרץ 1940 על ידי השלטונות הסובייטיים הגבוהים ביותר, בראשות יוזף סטלין, לבקשתו של לברנטי בריה – ראש ה-NKVD. בסך הכל נרצחו קרוב ל-22,000 אזרחים פולנים בקאטין, חרקוב, טבר, קייב, מינסק וחרסון. בין הקורבנות היו אנשי הצבא המקצועי, קציני מילואים, שוטרים, חיילי משמר הגבול וקציני שירותי בתי הסוהר. ביניהם היו כמרים צבאיים מיחידות שונות, כמרים קתולים, הרב הראשי של הצבא הפולני (WP) – ברוך שטיינברג, הכומר היווני-קתולי הראשי של הצבא הפולני – מיקולאי אילקוב, והכומר האורתודוקסי הראשי של הצבא הפולני – שמעון פדורונקו.

לאחר שרצחו את קורבנותיהם, ניסו הסובייטים לטשטש את עקבות הפשעים שביצעו. לאחר התוקפנות הגרמנית ב-22 ביוני 1941 נגד ברית המועצות, נחתם בלונדון הסכם סיקורסקי-מאיסקי מה-30 ביולי 1941 לשיקום היחסים הדיפלומטיים בין פולין לברית המועצות שנפגעו בעבר כתוצאה מהתקיפה. על המדינה הפולנית ב-17 בספטמבר. הסכם זה, שנחתם על ידי ראש ממשלת פולין והרמטכ"ל, הגנרל ולדיסלב סיקורסקי, ושגריר ברית המועצות בבריטניה, איוון מאיסקי, הניח את היסודות להקמתו של צבא פולני בברית המועצות תחת פיקוד פולני. התוצאה הייתה הכרזה על חנינה על ידי השלטונות הסובייטיים ב-12 באוגוסט 1941 עבור "כל האזרחים הפולנים שנשללה מהם כיום חירותם בשטח הסובייטי כשבויי מלחמה או על רקע מספק אחר".

הגנרל ולדיסלב אנדרס, ששוחרר מהכלא בלוביאנקה, הפך למפקד הצבא החדש. אלפי פולנים ששוחררו מהמחנות ומהגלות הצטרפו לשורותיו. ביניהם היו יחסית מעט קצינים שנפלו בשבי ברית המועצות בשנת 1939. השלטונות הפולניים התערבו פעמים רבות בעניין זה במוסקבה, גם דרך השגריר הפולני סטניסלב קוט. פניות לגבי גורלם נשלחו בצירוף רשימות אישיות של האנשים המבוקשים. למרבה הצער, התגובות היו מאוד מבלבלות. הוסבר שכל הפולנים שוחררו ושעם הזמן הם אמורים להגיע למקומות שבהם מתאגד הצבא. כפי שנזכר גנרל אנדרס, התשובה המוזרה ביותר ניתנה על ידי הרודן הסובייטי יוזף סטלין בפגישה עם סיקורסקי, קוט ואנדרס ב-3 בדצמבר 1941. הוא השיב שקצינים פולנים כנראה "ברחו ל… מנצ'וריה".

ללא קשר למאמצים הדיפלומטיים, הגנרל אנדרס הזמין את קפטן יוזף צ'פסקי, אסיר מאחד המחנות בסטארובלסק, לחפש את החיילים הנעדרים. מסיבות ברורות החיפוש לא צלח.

ב-11-13 באפריל 1943 הגרמנים הודיעו על גילוי קברי אחים עם גופות חיילים פולנים בקאטין ליד סמולנסק. בתגובה לחשיפת הפשע, הודיעו הסובייטים ב-15 באפריל 1943 בהודעה רשמית כי שבויי מלחמה פולנים ביצעו עבודות בנייה ליד סמולנסק ו"נפלו לידיהם של מוציאים להורג פשיסטים גרמנים בקיץ 1941, לאחר נסיגת הכוחות הסובייטים, ואז הם נרצחו על ידי הגרמנים".

מידע על הטבח בקאטין התברר כבעיה גם עבור שלטונות בריטניה וארצות הברית. למרות שהיה להם מידע אמין מאוד על המבצעים האמיתיים של הפשע הזה, שתי המדינות החליטו להתעלם ממנו לחלוטין, ואפילו לשמור אותו בסוד. לאחר שהגרמנים הודיעו על הפשעים נגד הפולנים בקאטין, ראש ממשלת בריטניה ווינסטון צ'רצ'יל ייעץ לפולנים להיות זהירים ו… בשקט, באומרו "יש דברים שלמרות שהם נכונים, אי אפשר להכריז עליהם בפומבי, בלי להתחשב לרגע שאמירות קשות עליהם יהוו טעות חמורה".

בסתיו 1943 סביבת סמולנסק נכבשה על ידי הסובייטים, והשלטונות במוסקבה מינו ועדה מיוחדת לחקור את פרשת קאטין בהנהגתו של פרופ' ניקולאי בורדנקו. בסוף ינואר 1944 הוועדה הודיעה כי הקצינים הפולנים נרצחו על ידי הגרמנים בין ספטמבר לדצמבר 1941. השלטונות הסובייטיים ניסו להשתמש ב"ממצאים" המוזכרים ב-1945, במשפטם של פושעים גרמנים בנירנברג. הם הכניסו את האחריות הגרמנית לטבח בקאטין לכתב האישום. בפסקי הדין ב-30 בספטמבר וב-1 באוקטובר 1946, התעלם בית המשפט לחלוטין מטענה זו בשל חוסר ראיות.

בהמשך לדפוס הסובייטי, לאורך כל תקופת השלטון הקומוניסטי בפולין, נטען בתעמולה הרשמית כי מבצעי הטבח בקאטין הם הגרמנים. במשך שנים רבות ניסתה הצנזורה למחוק את המילה "קאטין" מכל הפרסומים. השקר על קאטין היה נפוץ גם בסוגיות שיפוטיות. אנשים רבים הורשעו במתן מידע או הפצת מחקרים שהעבירו את האמת על המבצעים בפועל ועל נסיבות הפשע הזה. אחד מהם היה יוזף באלקה, סטודנט מחלם, שנידון ב-1949 לשלוש שנות מאסר. הוא היה אמור להיות מונצח על ידי לך קצ'ינסקי המנוח בנאומו בטקס במלאת 70 שנה לטבח קאטין. כידוע, זה לא קרה עקב מותו של הנשיא בהתרסקות המטוס בסמולנסק ב-10 באפריל 2010.

רק ב-13 באפריל 1990 הודתה ברית המועצות רשמית בביצוע הטבח בקאטין. מידע זה סופק על ידי הסוכנות הממשלתית TASS, שהוציאה כתבה בעניין זה. הודו בכך ששבויי מלחמה פולנים נורו באביב 1940 על ידי ה-NKVD. למרבה הצער, בשנים האחרונות רוסיה עשתה ניסיונות להתכחש לאחריותה של ברית המועצות לטבח בקאטין. דוגמה לכך היא כנס שאורגן בנובמבר 2020 על ידי החברה הצבאית וההיסטורית הרוסית, ארגון שהוקם באופן אישי על ידי נשיא רוסיה, ולדימיר פוטין. פעולה נוספת הייתה פירוק שני לוחות שהוקדשו לקורבנות הטבח בקאטין מבניין האוניברסיטה לרפואה בטבר, המטה לשעבר של ה-NKVD בו שבויי מלחמה פולנים ממחנה אוסטשקוב נרצחו ולאחר מכן נקברו במיידנויה.