Trước khi đi, Dyatlov đã đồng ý rằng anh sẽ gửi một điện tín cho câu lạc bộ thể thao của họ ngay sau khi nhóm trở lại Vizhai. Người ta dự kiến ​​rằng điều này sẽ xảy ra không muộn hơn ngày 12 tháng 2, nhưng Dyatlov đã nói với Yudin, trước khi Yudin rời khỏi nhóm, rằng anh dự kiến ​​sẽ lâu hơn. Khi ngày 12 đã trôi qua và không nhận được điện tín, không ai đã phản ứng ngay vì lúc đó các chuyến đi như vậy bị trễ một vài ngày là bình thường. Mãi đến khi thân nhân của những người tham gia đoàn thám hiểm yêu cầu tiến hành tìm kiếm cứu hộ vào ngày 20 tháng 2 thì người đứng đầu của Viện mới phái các nhóm cứu hộ đầu tiên, bao gồm các sinh viên tình nguyện và giáo viên. Sau đó, quân đội và các lực lượng cảnh sát Xô Viết được lệnh tham gia tìm kiếm với máy bay và trực thăng.

Vào ngày 26, đội tìm kiếm tìm thấy lều của nhóm bị bỏ hoang và bị hư hỏng nặng trên Kholat Syakhl. Khu vực cắm trại làm mọi người rất hoang mang. Mikhail Sharavin, sinh viên đã tìm thấy chiếc lều, cho biết "chiếc lều đã bị phá rách một nửa và bị tuyết bao phủ. Nó trống rỗng, tất cả đồ đạc và giày của nhóm đã bị bỏ lại." Các nhà điều tra cho biết lều đã bị cắt ra từ bên trong. Tám hoặc chín bộ dấu chân được để lại bởi những người chỉ mang tất, một chiếc giày hoặc thậm chí còn đi chân không. Các dấu chân dẫn xuống phía cạnh của một khu rừng gần đó, ở phía đối diện của đèo, 1,5 km về phía đông bắc. Tuy nhiên, sau 500 mét những dấu vết này đều bị tuyết bao phủ. Tại rìa rừng, dưới một cây thông Siberi lớn, những người tìm kiếm tìm thấy các dấu vết của một bếp lửa nhỏ, cùng với hai thi thể đầu tiên của Krivonischenko và Doroshenko, không mang giày và chỉ mặc đồ lót. Các nhánh cây bị gãy cao tới năm mét, cho thấy rằng một trong những người trượt tuyết đã trèo lên để tìm kiếm một cái gì đó, có lẽ là trại. Giữa cây tuyết tùng và trại, đội tìm kiếm phát hiện thêm ba xác chếtː Dyatlov, Kolmogorova và Slobodin. Tư thế chết của họ cho thấy rằng họ đã cố gắng để trở về lều. Mỗi thi thể đã được tìm thấy riêng ở khoảng cách lần lượt là 300 m, 480 và 630 mét từ cây thông.

Việc tìm kiếm bốn người còn lại mất hơn hai tháng. Bốn người còn lại cuối cùng đã được tìm thấy vào ngày 4 tháng 5 dưới bốn mét tuyết trong một khe núi sâu 75 mét trong rừng từ cây thông. Ba trong bốn thi thể mặc nhiều quần áo hơn so với những người khác, và có dấu hiệu cho thấy những người đã chết đầu tiên đã chuyển quần áo của mình cho những người còn lại. Dubinina mặc cái quần bị cháy và rách của Krivonishenko và chân trái và cẳng chân của cô được bọc trong một chiếc áo khoác rách

Một phát hiện đáng chú ý bên cạnh bốn người còn lại là một máy ảnh xung quanh cổ Zolotariov. Chiếc máy ảnh này đã không được báo cáo là đã được một phần của thiết bị. Ngoài ra, bộ phim trong máy ảnh đã được báo cáo là đã bị nước gây hỏng[4].