1 февраля 1959 г. группа остановилась на ночлег на склоне горы Холатчахль (Холат-Сяхл, в переводе с мансийского — «Гора мертвецов»), недалеко от безымянного перевала (позднее названного Перевал Дятлова).
12 февраля группа должна была дойти до конечной точки маршрута — посёлка Вижай, послать телеграмму в институтский спортклуб, а 15 февраля вернуться в Свердловск. Но в поселок Вижай никто не пришел.
Первая поисковая группа была направлена в Ивдель 20 февраля для организации поисков с воздуха. Поисково-спасательные работы были начаты 22 февраля.
Веселые и молодые
26 февраля поисковой группой под руководством Б. Слобцова была обнаружена пустая палатка с разрезанной стенкой, обращённой вниз по склону.
Следователь В.И. Темпалов, бывший в числе первых на месте трагедии, по поводу следов показал: «Внизу от палатки 50–60 м от нас на склоне я обнаружил 8 пар следов людей, которые тщательно рассмотрел, но они были деформированы ввиду ветров и колебаний температуры. Девятого следа установить мне не удалось, и его не было. Следы мною сфотографированы. Они шли вниз от палатки. Следы показали мне, что люди шли нормальным шагом вниз с горы. Следы были видны только на 50-метровом участке, дальше их не было, так как чем ниже с горы, тем больше снега». Все это указывало, что произошло организованное отступление плотной группой, беспорядочного и «панического» бегства от палатки не было.
В этот же день в полутора километрах от палатки и ниже по склону на 280 м, возле кедра, были обнаружены тела Юрия Дорошенко и Юрия Кривонищенко. Спасателей поразило то, что оба были раздеты до нижнего белья. Дорошенко лежал на животе. Рядом с трупами обнаружен костерок, который ушел в снег.
Практически одновременно с ними в 300 метрах от кедра вверх по склону в направлении палатки было найдено тело Игоря Дятлова. Он был слегка занесён снегом, полулежал на спине, головой в сторону палатки, приобняв рукой ствол березки.
Примерно в 330 метрах от Дятлова, выше по склону, под слоем плотного снега в 10 см было обнаружено тело Зины Колмогоровой. Она была тепло одета, но без обуви. На лице были признаки кровотечения из носа.
Спустя несколько дней, 5 марта, в 180 метрах от места обнаружения тела Дятлова и 150 метрах от расположения тела Колмогоровой с помощью железных зондов под слоем снега 15–20 см был найден труп Рустема Слободина. Он был также довольно тепло одет, при этом на правой ноге был валенок, надетый на 4 пары носков (второй валенок был обнаружен в палатке).
Расположение всех трёх тел, найденных на склоне, их позы указывали на то, что они погибли на обратном пути от кедра к палатке.
На телах первых найденных туристов не было следов насилия, все люди погибли от переохлаждения (при вскрытии было выявлено, что Слободан имел черепно-мозговую травму (трещину черепа 16 см длиной и 0,1 см шириной), которая могла сопровождаться неоднократной потерей сознания и способствовала замерзанию). Другим характерным признаком был цвет кожи: по воспоминаниям спасателей — оранжево-красный, в документах судмедэкспертизы — красновато-багряный.
Поиски оставшихся туристов проходили в несколько этапов с февраля по май.
Только после того, как снег начал таять, стали обнаруживаться предметы, которые указали спасателям нужное направление розыска. Обнажившиеся ветки и обрывки одежды привели в ложбину ручья примерно в 70 м от кедра, которая была сильно занесена снегом.
Раскоп позволил найти на глубине более 2,5 м настил из 14 стволов небольших пихт и одной берёзы длиной до 2 м. На настиле лежал лапник и несколько предметов одежды.
4 мая в 75 метрах от костровища, где были найдены первые тела, под четырёхметровым слоем снега, в русле уже начавшего таять ручья, ниже и чуть в стороне от настила были найдены оставшиеся туристы. Сначала нашли Людмилу Дубинину — она застыла, стоя на коленях лицом в склон у водопада ручья. Остальные трое нашлись немного ниже. Колеватов и Золотарёв лежали в обнимку «грудь к спине» у кромки ручья, видимо, согревая друг друга до конца. Тибо-Бриньоль находился ниже всех, в воде ручья.
На трупах, а также в нескольких метрах от них обнаружена одежда Кривонищенко и Дорошенко — брюки, свитера. Вся одежда имела следы ровных разрезов, так как снималась уже с трупов Кривонищенко и Дорошенко.