Утром 26 января группа на попутке выехала в посе́лок лесозаготовителей (пос. 41 квартала). 27 января они сложили рюкзаки на выделенную начальником лесучастка подводу, встали на лыжи и отправились в посе́лок 2-го Северного рудника, входивший ранее в систему Ивдельлага. В тот же день обнаружилось, что один из участников Юрий Юдин из-за боли в ноге (воспалился седалищный нерв) не может продолжать поход. Утром 28 января Юдин, попрощавшись с группой, вернулся назад с подводой. Дальнейшие события можно реконструировать лишь с помощью обнаруженных дневниковых записей и фотографий участников похода.
Первые дни похода прошли без особых происшествий. 28 января туристы, выйдя из 2-го Северного поселка, продвигались на лыжах вдоль реки Лозьвы и заночевали на ее́ берегу. 29 января был соверше́н переход к стоянке на притоке Лозьвы – Ауспии по тропе манси. 30 января группа продолжала продвигаться вдоль Ауспии по санно-оленьей тропе манси. 31 января дятловцы подошли к горе Холатчахль и попытались подняться по склону. Им помешал сильный ветер, они были вынуждены вернуться обратно к Ауспии и там заночевать.
1 февраля группа, оборудовав в долине Ауспии лабаз (склад части вещей и продуктов, не нужных при восхождении на Отортен), поднялась на склон горы Холатчахль (Холат-Сяхыл) и остановилась на ночлег недалеко от безымянного перевала (впоследствии названного перевалом Дятлова).
12 февраля группа должна была дойти до конечной точки маршрута – посе́лка Вижай и оттуда отправить телеграмму в институтский спортклуб. 15 февраля следовало вернуться в Свердловск. Но в нужное время группа в городе не появилась. И телеграммы от нее не было. За судьбу туристов стали беспокоиться родные.
Когда же 16–17 февраля из УПИ связались с Вижаем и задали вопрос, возвращалась ли группа из похода, то им ответили, что нет.
Начались поисковые работы. И здесь выяснился интересный факт: точный маршрут, по которому собиралась отправиться группа, был неизвестен, так как маршрутную книжку Дятлов в спортклуб УПИ не сдавал. Маршрут был восстановлен благодаря сестре одного из пропавших Римме Колеватовой.
22 февраля турсекцией УПИ были сформированы три группы поисковиков. На месте к поискам присоединились военные и группа оперативных работников с розыскными собаками, саперы с миноискателями и курсанты. Также к поисковикам присоединились местные жители – представители семейства манси Куриковых (Степан и Николай) и Анямовых, охотники, радисты с рациями для связи.