Официальное следствие было начато после возбуждения уголовного дела прокурором города Ивделя Василием Ивановичем Темпаловым по факту обнаружения трупов 26 февраля 1959 года и велось в течение трёх месяцев. Темпалов же и начинал расследование причин гибели туристов — провёл осмотр палатки, мест обнаружения тел 5 туристов, а также допрос ряда свидетелей. С марта 1959 расследование было поручено прокурору-криминалисту Свердловской прокуратуры Льву Никитичу Иванову.
Следствием поначалу рассматривалась версия о нападении и убийстве туристов представителями коренной народности северного Урала манси. Под подозрение попали манси из родов Анямовых, Бахтияровых и Куриковых. Во время допросов они показали, что поблизости от места происшествия в начале февраля не были, студентов из тургруппы Дятлова не видели, а священная для них молельная гора находится в другом месте. Вскоре выяснилось, что разрезы, обнаруженные на одном из скатов палатки, сделаны не снаружи, а изнутри:
Характер и форма всех указанных повреждений свидетельствуют, что образовались они от соприкосновения ткани внутренней стороны палатки с лезвием клинка какого-то оружия (ножа)
Вместе с этим, судебно-медицинское исследование пяти обнаруженных на начало марта тел не выявило у погибших смертельных травм и определило в качестве причины смерти замерзание. Поэтому подозрения с манси были сняты.
Происхождение «огненных шаров»
К настоящему времени наблюдения «огненных шаров» 17 февраля и 31 марта 1959 года сопоставлены с испытательными запусками межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 с полигона Тюратам, имевшими целью полигон Кура на Камчатке. С гибелью группы Дятлова они связи не имеют. Надёжных свидетельств о наблюдении «огненных шаров» вблизи перевала Дятлова 1 или 2 февраля не имеется.
По утверждению работавшего в 1959 году в Ивдельской прокуратуре В. И. Коротаева, манси также сообщили, что видели ночью в небе странный «огненный шар», описали это явление и нарисовали его. В материалах уголовного дела зафиксировано, что 17 февраля «огненный шар» в небе видели многие жители Среднего и Северного Урала, в том числе туристы в районе водораздела рек Северная Тошемка и Вижай (в 50—60 км от места гибели группы Дятлова), а 31 марта «огненный шар» наблюдали участники поисков в окрестностях места происшествия.
Имея множественные свидетельства о странном небесном явлении, следователь Лев Иванов предположил, что оно может быть связано с гибелью группы Дятлова. Судебно-медицинское исследование найденных в мае тел обнаружило причинённые «воздействием большой силы» переломы костей. Иванов предположил, что эти туристы подверглись какому-то энергетическому воздействию, и направил их одежду и образцы внутренних органов в Свердловскую ГорСЭС на физико-техническую (радиологическую) экспертизу. По её результатам главный радиолог города Свердловска Левашов пришёл к следующим выводам:
- Исследованные твёрдые биосубстраты содержат радиоактивные вещества в пределах естественного содержания, обусловленного Калием-40.
- Исследованные отдельные образцы одежды содержат несколько завышенные количества радиоактивных веществ или радиоактивного вещества, являющегося бета-излучателем.
- Обнаруженные радиоактивные вещества или радиоактивное вещество при промывке образцов одежды проявляют тенденцию к смыванию, то есть вызваны не нейтронным потоком и наведённой радиоактивностью, а радиоактивным загрязнением бета-частицами.
Повышенная радиоактивность была обнаружена на небольших участках трёх предметов одежды. Измеренная на этих участках интенсивность бета-распада после пересчёта результата на площадь 150 см² составила:
- на коричневом свитере, найденном на Дубининой — 9900 распадов в минуту;
- на поясе свитера, найденном на Колеватове — 5600 распадов в минуту;
- на нижней части шаровар, найденных на Колеватове — 5000 распадов в минуту.
Из ответов эксперта на дополнительные вопросы следует,что загрязнение бета-излучателем до 5000 распадов в минуту со 150 см² считалось нормальным для людей, работающих с радиоактивными материалами. Левашов подтвердил предположение Иванова, что длительное промывание одежды водой ручья могло значительно снизить первоначальный уровень радиоактивного загрязнения на отдельных участках одежды, но при этом указал, что одежда могла промываться неравномерно.
Характер и уровень обнаруженной радиоактивности не могли объяснить травмы и гибель туристов. Данные радиологической экспертизы были изъяты из уголовного дела «как не имеющие отношения к делу» и в постановлении о прекращении дела не упомянуты.
28 мая 1959 года уголовное дело было прекращено за отсутствием состава преступления. В постановлении о прекращении дела Иванов сделал вывод, что трагедия произошла в ночь с 1 на 2 февраля. Основанием для этого послужили последние обнаруженные записи и фотокадры с плёнок участников похода
«В одном из фотоаппаратов сохранился фотокадр (сделанный последним), на котором изображён момент раскопки снега для установки палатки. Учитывая, что этот кадр был снят с выдержкой 1/25 сек. при диафрагме 5,6 при чувствительности плёнки 65 единиц ГОСТ, а также принимая во внимание плотность кадра, можно считать, что к установке палатки приступили около 5 часов вечера 1.02.1959 года. Аналогичный снимок сделан и другим аппаратом.
После этого времени ни одной записи и ни одного фотоснимка не было обнаружено».
Иванов отметил, что туристы совершили две серьёзные ошибки, поставившие группу в невыгодное положение при суровых погодных условиях:
«…зная о трудных условиях рельефа высоты 1079, куда предполагалось восхождение, Дятлов, как руководитель группы, допустил грубую ошибку, выразившуюся в том, что группа начала восхождение 01.02.59 г. только в 15:00.
В последующем, по лыжне туристов, сохранившейся к моменту поисков, удалось установить, что, продвигаясь к долине четвёртого притока Лозьвы, туристы приняли на 500—600 м левее и вместо перевала, образуемого вершинами „1079“ и „880“, вышли на восточный склон вершины „1079“. Это была вторая ошибка Дятлова.
Использовав остаток светового дня на подъём к вершине „1079“ в условиях сильного ветра, что является обычным в данной местности, и низкой температуры порядка 25—30 °C, Дятлов оказался в невыгодных условиях ночёвки и принял решение разбить палатку на склоне вершины „1079“ с тем, чтобы утром следующего дня, не теряя высоты, пройти к горе Отортен, до которой по прямой оставалось около 10 км».
Следствие не установило причины оставления туристами палатки, на загадочность которого указывал в радиограмме от 2 марта 1959 года руководитель поисков Е. П. Масленников:
«…главной загадкой трагедии остается выход всей группы из палатки. Единственная вещь, кроме ледоруба, найденная вне палатки, китайский фонарик на её крыше, подтверждает вероятность выхода одного одетого человека наружу, который дал какое-то основание всем остальным поспешно бросить палатку».
В постановлении сделан вывод, что палатка была оставлена внезапно и одновременно всеми туристами, и что вниз по склону они двигались шагом, держась поблизости друг от друга:
«Расположение и наличие предметов в палатке (почти вся обувь, вся верхняя одежда, личные вещи и дневники) свидетельствовали о том, что палатка была оставлена внезапно одновременно всеми туристами, причём, как установлено в последующем криминалистической экспертизой, подветренная сторона палатки, куда туристы располагались головами, оказалась разрезана изнутри в двух местах, на участках, обеспечивающих свободный выход человека через эти разрезы.
Ниже палатки, на протяжении до 500 метров на снегу сохранились следы людей, идущих от палатки в долину и в лес. Следы хорошо сохранились и их насчитывалось 8—9 пар. Осмотр следов показал, что некоторые из них почти босой ногой оставлены (например, в одном х/б носке), другие имели типичное отображение валенка, ноги, обутой в мягкий носок, и т. п. Дорожки следов располагались близко одна к другой, сходились и вновь расходились недалеко одна от другой. Ближе к границе леса следы исчезли — оказались занесёнными снегом.
Ни в палатке, ни вблизи её не было обнаружено следов борьбы или присутствия других людей».
На движение туристов вниз по склону «нормальным шагом» обратил внимание и прокурор В. И. Темпалов, работавший на месте трагедии в первые дни:
«Внизу от палатки 50—60 от неё на склоне я обнаружил 8 пар следов людей, которые тщательно рассмотрел, но они были деформированые в виду ветров и колебания 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, т-как чем ниже с горы, тем больше снега.» Сохранены орфография и пунктуация оригинала.
На основании изложенных в постановлении фактов был сделан вывод:
«Учитывая отсутствие на трупах наружных телесных повреждений и признаков борьбы, наличие всех ценностей группы, а также принимая во внимание заключение судебно-медицинской экспертизы о причинах смерти туристов, следует считать, что причиной гибели туристов явилась стихийная сила, преодолеть которую туристы были не в состоянии».
Таким образом, прокуратура не возложила ответственность за гибель туристов на конкретных лиц, однако бюро Свердловского горкома КПСС «за недостатки в организации туристской работы и слабый контроль» наказало в партийном порядке: директора УПИ Н. С. Сиунова, секретаря партбюро Ф. П. Заостровского, председателя профкома УПИ В. Е. Слободина, председателя городского союза добровольных спортивных обществ В. Ф. Курочкина и инспектора союза В. М. Уфимцева. Председатель правления спортклуба УПИ Л. С. Гордо был снят с работы.
О результатах следствия Иванов доложил второму секретарю Свердловского обкома КПСС А. Ф. Ештокину. По утверждению Иванова, Ештокин дал категорическое указание: «абсолютно всё засекретить, опечатать, сдать в спецчасть и забыть об этом». Ещё раньше на соблюдении секретности при расследовании настаивал первый секретарь обкома А. П. Кириленко. Дело было отправлено в Москву для проверки Прокуратурой РСФСР и возвращено в Свердловск 11 июля 1959 года. Заместитель прокурора РСФСР Ураков никакой новой информации не сообщил и не давал письменного указания засекретить дело. По распоряжению прокурора Свердловской области Н. Клинова дело какое-то время хранилось в секретном архиве (листы дела 370—377, содержащие результаты радиологической экспертизы, были сданы в особый сектор). В 1974 году дело передали в Государственный архив Свердловской области, где оно и находится в настоящее время.
Распространённое мнение, будто со всех участников поисков группы Дятлова была взята подписка о неразглашении увиденного в течение 25 лет, документально не подтверждено. В материалах уголовного дела хранятся лишь две подписки (Ю. Е. Ярового и Е. П. Масленникова) о неразглашении материалов предварительного следствия в соответствии со статьёй 96 УК РСФСР от 1926 года, действие которых прекратилось с прекращением уголовного дела.