1939年9月17日凌晨，苏联红军入侵波兰，当时波兰在西部战线对抗德国的入侵，苏联此时出兵，使波兰陷入了东西夹击的境地，波兰军队大败。
成千上万波兰人成为了苏联的俘虏，被关押在科泽利斯科（Koelsk），斯塔洛铂斯克(Staroblesk)和奥斯塔斯科夫(Ostashkov)三个地点，除了军官，还有大量的医生、律师、工程师、大学老师、公职人员及大量学者被关押。
1940年3月5日，苏联中央委员会7名成员签署命令枪决三地战俘，卡廷森林只是其中一个地点。
波兰被俘人员家属一直在寻找他们，在被俘初期还能收到被俘人员的信息，但在3月以后，所有被俘人员的家属再也没有收到过信息。后来，波兰和苏联都成为反法西斯同盟成员，波兰政府询问苏联当局被押人员情况，苏联回复：“全部释放了，可能去了中国的满洲里，绕道回国了”。
1942年波兰修路工人在卡廷发现了尸体，但当时没有引起重视，没有和当年被俘的波兰战俘联系在一起，直到1943年一支德国巡逻兵在卡廷森林里挖掘出来了4千多具波兰人的尸体，这时才和当年的被俘人员失踪联系在一起。
当时德国成立了国际调查委员会，委员会成员来自于12个不同的国家，调查结果认为苏联进行了大屠杀。
所有波兰人的头骨都是脑后或脖子中弹，面部子弹贯出，都是手枪近距离处死，这样枪决有两个“好处”，一是中枪人员大脑中弹会立刻死亡，二是子弹从后打入，从面部出，由于子弹的运行特点，会造成子弹出口很大，面部会形成一个大坑，难以辨认。
苏联当时也发表了公告，对外宣称战俘是被德军杀害的，证据是所使用的枪支都是德国的“瓦尔德”手枪，发现的子弹也是德国制造的。
由于当时处于二战期间，苏联和波兰都是世界反法西斯阵营成员，很多调查暂缓搁置。
直到1990年4月13日，苏联政府塔斯社发表声明，正式地表达了歉意。
每年4月13日为卡廷纪念日，卡廷惨案又称“卡廷事件”，“卡廷森林大屠杀”。