俘和犯人实施枪决一事写出报告上交斯大林和联共（布）中央审批，随即获得批准。

1940年4月初，处决波兰战俘的行动正式开始。数百名被俘的波兰军官被从上述三个战俘营带上汽车，秘密运往行刑地卡廷森林。行刑人员站在波兰战俘身后，用手枪对着他们的后脑开枪。掩埋之后，苏方人员在上面铺上了厚厚一层土。不久，第二批战俘又被运到该地被同样处理。直至当年5月中旬，苏联方面在卡廷森林共处决波兰战俘4421人。