W skład komisji weszli:

• Nikołaj Burdenko, członek Akademii Nauk ZSRR

• Aleksiej Tołstoj, pisarz radziecki

• Mikołaj, metropolita kijowski i halicki

• generał dywizji Aleksander Gundorow (1895–1973), od 1937 naczelnik Wojskowej Akademii Inżynieryjnej im. W. W. Kujbyszewa, przewodniczący Komitetu Wszechsłowiańskiego ZSRR

• Siergiej Kolesnikow (1901–1985), przewodniczący Komitetu Wykonawczego Rady Towarzystw Czerwonego Krzyża i Czerwonego Półksiężyca

• Władimir Potiomkin, komisarz ludowy oświaty RFSRR

• generał broni Jefim Smirnow (1904–1989), szef Głównego Zarządu Wojskowo-Sanitarnego Armii Czerwonej

• Rodion Je. Mielnikow, przewodniczący Smoleńskiego Obwodowego Komitetu Wykonawczego WKP(b)

Komisja pracowała w Katyniu od 13 do 24 stycznia 1944 roku, przeprowadziła pewną liczbę ekshumacji. Odnaleziono dokumenty wskazujące na winę Niemców, wcześniej odpowiednio spreparowane przez NKWD, a także przesłuchano świadków, również przygotowanych przez NKWD. 24 stycznia 1944 roku Komisja wydała końcowy komunikat, opublikowany 26 stycznia 1944, jednoznacznie wskazujący na winę Niemców i zawierający fałszywe dane na temat liczby ofiar zbrodni pochowanych w Katyniu – około 11 tysięcy jeńców polskich. Komunikat ten stanowił rozbudowany i przeredagowany wariant „Informacji w sprawie dochodzenia wstępnego w tak zwanej sprawie katyńskiej”. Następnie do Katynia ściągnięto dziennikarzy z całego świata i pokazano im szczątki ludzkie w mundurach szeregowców, co miało przeczyć tezie, że zamordowano w Katyniu oficerów polskich.

W 1946 polski rząd na uchodźstwie opracował oficjalny raport w sprawie zbrodni katyńskiej zatytułowany „Masowe morderstwo polskich jeńców wojennych w Katyniu”, przygotowany w trzech wersjach językowych: polskiej, angielskiej i włoskiej, który zawierał krytyczną analizę komunikatu Komisji Burdenki. Tekst tego raportu opublikowano po raz pierwszy w 1990 roku.

W latach 1992–1993, w trakcie śledztwa w sprawie zbrodni katyńskiej prowadzonego przez rosyjską Główną Prokuraturę Wojskową, komunikat Komisji Burdenki został przeanalizowany przez zespół rosyjskich naukowców, którzy stwierdzili, iż

fałszowanie dowodów rzeczowych, dokumentów i zeznań świadków – należy uznać za nieodpowiadające wymogom nauki, a orzeczenia – za nieodpowiadające prawdzie.

Jednak raport Komisji Burdenki funkcjonował latami jako wsparcie propagowanego przez Rosjan tzw. kłamstwa katyńskiego. Wydawano go zarówno po rosyjsku, jak i po polsku czy angielsku, w dziesiątkach tysięcy egzemplarzy.