尤利离队后的4天内，他们穿过无人居住的区域，跨越冰封的湖泊，他们总是沿着当地土著部落，曼西人的足迹前进。31日，到达奥斯皮亚河，并在高地建立营地，存放装备和食物用于回程。
2月1日，他们沿着通向奥托腾山的通道攀爬。大概是遇上了恶劣的天气，他们迷路了，他们到达的是稍低于1100米的克拉特·西亚克尔山坡。下午5时，他们搭好了帐篷，准备过夜。
从探险队员们的最后一篇日记可以看出，当天队员们的情绪舒畅。他们还出版了报纸——“奥托腾晚报”。这是苏联人维系集体团结的典型方式。他们计划继续攀登10千米，然后返回营地。按事先的约定，探险队应于2月12日向学校的运动俱乐部发出报告平安的电报，尽管俱乐部未收到电报，但他们并不介意，总认为有丰富经验的队长带队问题不大。
在探险队员家属的催促下，2月20日学校组织教师和学生组织搜救队，警方和部队也出动了直升机和飞机协助。搜救队于2月26日发现了被遗弃的帐篷。帐篷有一半被撕坏，一半被埋在雪中。他们在1米深的积雪中发现了学生们留下的脚印，有的穿着袜子，有的穿着软毡靴，有的是赤脚。脚印与9名成员基本相符。从脚印看，并未发现相互打斗的痕迹，也没有外人的脚印。脚印向森林处延伸500米后消失。在离帐篷1500米处的塔松下，首先发现两名队员尸体的是乔治·克里沃尼辛柯和尤里·道洛森柯。他们赤脚，穿着内衣，手有烧伤，身边散落着烧焦的树枝。约5米高处的树枝折断，好像曾有人爬过树。再往前300米发现迪亚特洛夫的尸体，他手握树枝，面朝帐篷。
往帐篷方向180米处及150米处分别发现鲁斯台姆·斯洛包汀和齐娜·科尔莫高罗娃的尸体，看样子这两人曾尽力住帐篷爬行。医生说他们都死于体温过低，尽管斯洛包汀头盖骨裂伤。
经历两个月的搜寻才在离松树75米的林中深沟里发现了另4具尸体，看起来他们都是创伤性致死。布里格诺利的头盖骨碎裂，杜布尼娜·柯洛瓦托夫和左洛塔耶夫都有多处肋骨断裂，杜布尼娜还失去了舌头。他们被埋在4米深的雪下。
尽管调查草草结束，但多年来人们对事件的真相一直心存疑惑，学生们与之对抗的未知力是什么?他们为什么离开帐篷，当他们在别处烧火后为什么在黑夜又要返回帐篷?另外一组4人怎么会被埋在4米深的雪下?
一种说法是当地部落曼西人认为探险队践踏了他们神圣的领地，因而动了武。但实际上，曼西人最接近的村落距事发地也有80千米—100千米。一般说来，曼西人与俄罗斯人相处甚好，他们不会有如此过激行为。这一说法被否定。
另一种说法是学生们遇上了一帮隐藏在深山中的监狱逃犯：或者是附近监狱的狱警误将学生们当做越狱的逃犯。但在现场未发现其他人的脚印，此外造成学生致死创伤的力量远远大于人力。这一说法也遭否定。
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