Ofiarami zbrodni byli oficerowie, podoficerowie oraz szeregowi Wojska Polskiego, częściowo pochodzący z rezerwy (naukowcy, lekarze, inżynierowie, prawnicy, nauczyciele, urzędnicy państwowi, przedsiębiorcy, przedstawiciele wolnych zawodów), którzy po agresji ZSRR na Polskę, uzgodnionej przez ZSRR z III Rzeszą na podstawie paktu Ribbentrop-Mołotow, zostali po 17 września 1939 roku w różnych okolicznościach rozbrojeni i zatrzymani przez Armię Czerwoną na terytorium Rzeczypospolitej Polskiej jako jeńcy wojenni.

Zamordowano także kilkutysięczną grupę funkcjonariuszy Policji Państwowej, Korpusu Ochrony Pogranicza (KOP), Straży Granicznej i Służby Więziennej. Poza tym wśród ofiar było przeszło 7 tys. osób cywilnych, policjantów i oficerów bez statusu jeńca, osadzonych w więzieniach na terenie okupowanych przez ZSRR Kresów Wschodnich Rzeczypospolitej Polskiej.

Rodziny ofiar zbrodni przebywające na tych terenach – ok. 22–25 tys. rodzin (ponad 60 tys. osób) – wysiedlono w kwietniu 1940 roku do Kazachstanu na podstawie uchwały Biura Politycznego KC WKP(b) z 2 marca 1940 roku podjętej na wniosek Ławrientija Berii i Nikity Chruszczowa.

Ofiary zbrodni katyńskiej pogrzebano w masowych grobach w Katyniu pod Smoleńskiem, Miednoje koło Tweru, Piatichatkach na przedmieściu Charkowa, Bykowni koło Kijowa i w przypadku ok. 6–7 tys. ofiar w innych nieznanych miejscach (prawdopodobnie m.in. Kuropaty na Białorusi).

Rozstrzeliwań dokonywano w ścisłej tajemnicy, ale już w 1943 roku ujawniono zbiorowe groby w Katyniu koło Smoleńska.