Следствие, кроме показаний участников поединка, имело свидетельства осмотра тела убитого и осмотра места происшествия. Заключение о характере ранения и причине смерти сделал доктор Барклай-де-Толли: «При осмотре оказалось, что пистолетная пуля, попав в правый бок ниже последнего ребра, при срастении ребра с хрящем, пробила правое и левое легкое, поднимаясь вверх, вышла между пятым и шестым ребром левой стороны и при выходе прорезала мягкие части левого плеча; от которой раны поручик Лермонтов мгновенно на месте поединка помер». Вскрытия доктор почему-то делать не стал, был только осмотр тела.

На следующий день после дуэли произвели осмотр места происшествия и составили его описание, реконструировав события:

«1841 года июля 16 дня, следователи: плац-майор подполковник Унтилов, Пятигорского земского суда заседатель Черепанов, квартальный надзиратель Марушевский и исправляющий должность стряпчего Ольшанский 2-й, пригласив с собою бывших секундантов: корнета Глебова и титулярного советника князя Васильчикова, ездили осматривать место, на котором происходил 15-го числа, в 7 часу пополудни, поединок. Это место отстоит на расстоянии от города Пятигорска верстах в четырех, на левой стороне горы Машухи, при ее подошве. Здесь пролегает дорога, ведущая в немецкую Николаевскую колонию. По правую сторону дороги образуется впадина, простирающаяся с вершины Машухи до самой ее подошвы; а по левую сторону дороги впереди стоит небольшая гора, отделившаяся от Машухи. Между ними проходит в колонию означенная дорога. От этой дороги начинаются первые кустарники, кои, изгибаясь к горе Машухе, округляют небольшую поляну. Тут-то поединщики избрали место для стреляния. Привязав своих лошадей к кустарникам, где приметна истоптанная трава и следы от беговых дрожек, они, как указали нам, следователям, гг. Глебов и князь Васильчиков, отмерили вдоль по дороге барьер в 15 шагов и поставили по концам оного по шапке, потом, от этих шапок еще отмерили по дороге ж в обе стороны по 10-ти шагов и на концах оных также поставили по шапке, что составилось уже четыре шапки. Поединщики сначала стали на крайних точках, т. е. каждый в 10 шагах от барьера: Мартынов от севера к югу, а Лермонтов от юга к северу. По данному секундантами знаку они подошли к барьеру. Майор Мартынов, выстрелив из рокового пистолета, убил поручика Лермонтова, не успевшего выстрелить из своего пистолета. На месте, где Лермонтов упал и лежал мертвый, приметна кровь, из него истекшая. Тело его, по распоряжению секундантов, привезено того же вечера в 10 часов на квартиру его ж, Лермонтова».

Сначала следственные дела вела гражданская инстанция, и эту инстанцию сильно насторожили нестыковки в ответах и странные обстоятельства дуэли. Следствие не понимало, куда делись дрожки, на которых приехал секундант Мартынова, почему их не использовали для перевозки тела, сомневались также, что Лермонтов умер мгновенно, по ответам секундантов и Мартынова понимали, что они что-то скрывают, и начинали задавать все новые неприятные вопросы.

В этот самый момент, когда правду можно было узнать, как следует надавив на арестованных, дело передали военным властям. И все стало намного проще. Траскин сразу дал понять им, что впутывать «лишних» людей в дело не нужно: было двое дуэлянтов и двое секундантов. До настоящей причины дуэли тоже никто докапываться не стал. Исходя из путаных и ложных объяснений, следствие сделало свои выводы.

Картина дуэли выглядела просто и безупречно:

«По суду, произведенному в комиссии военного суда, учрежденной в г. Пятигорске, над отставным майором Мартыновым, лейб-гвардии Конного полка корнетом Глебовым и служащим в собственной Его Императорского Величества Канцелярии титулярным советником князем Васильчиковым, по случаю дуэли между сказанным майором Мартыновым и Тенгинского пехотного полка поручиком Лермонтовым, оказалось:

1-е, Означенные подсудимые, находясь в городе Пятигорске, для пользования от болезней минеральными водами, 15-го июля сего 1841-го года вместе с поручиком Лермонтовым, пополудни в шесть с половиною часов, отправились из квартир своих по дороге в Николаевскую колонию и, отъехав от города не более четырех верст, остановились при подошве горы Машухи, среди кустарника, привязав лошадей: Мартынов, Лермонтов и Васильчиков – верховых: а Глебов – запряженную в беговые дрожки. После того секунданты корнет Глебов и князь Васильчиков, отмерив в 15-ть шагов барьер, поставили на концах его фуражки и, отсчитав еще в обе стороны от барьера по 10-ти шагов, зарядили два пистолета пулями и отдали их майору Мартынову и поручику Лермонтову. Условия дуэли были: сходиться к барьеру по данному одним из секундантов знаку и стрелять по произволу на походе или на месте. – Корнет Глебов подал этот знак, и майор Мартынов, приблизясь к барьеру, выстрелом ранил поручика Лермонтова в правый бок, ниже последнего ребра при страстении его с хрящем, навылет под левым плечом, от чего он мгновенно на месте умер. Причиною этой дуэли были беспрестанные насмешки и колкости поручика Лермонтова над майором Мартыновым; а последняя ссора, побудившая к дуэли, была у них (как из дела видно) 13-го числа июля, по выходе из дома генерал-майорши Верзилиной, у которой раздор их, хотя никто из бывших вместе с ними гостей не заметил, но он подтверждается собственным сознанием Мартынова и объяснениями князя Васильчикова и корнета Глебова, как секундантов. Лермонтов, идя от г-жи Верзилиной, первый подал повод к ссоре колким объяснением о равнодушии своем к поединку, говоря Мартынову, чтобы тот лучше сделал, если б действовал; потому что он (Лермонтов) от дуэли никогда не отказывается. Это побудило Мартынова к дуэли, в которой приглашены секундантами: со стороны Мартынова – корнет Глебов, а Лермонтова – князь Васильчиков.

2-е, Секунданты эти, как из дела ясно видно, употребили все меры к примирению ссорящихся: и, не успев в том, не дали знать о дуэли местному начальству из ложного понятия о честном слове, данном ими дуэлистам.

3-е, Спрошенные под присягою крепостные люди поручика Лермонтова Илья и Ермолай Козловы, Иван Смирнов; майора Мартынова – Иван Вертюков показали: что они о дуэли прежде не знали; а известились о ней, когда корнет Глебов приехал с места происшествия в квартиру и приказал из них Илье Козлову и Ивану Вертюкову ехать за телом Лермонтова. Во все же время соседственного квартирования Мартынова и Лермонтова, люди показывают, что жили они дружелюбно.

Из всех обстоятельств этого дела я признаю подсудимых: отставного майора Мартынова, титулярного советника князя Васильчикова и лейб-гвардии корнета Глебова, виновными: первого – в убийстве на дуэли поручика Тенгинского пехотного полка Лермонтова; а последних – в участвовании в том и не объявлении о дуэли местному начальству; вследствие чего, хотя на основании Свода военных постановлений части пятой устава военно-уголовного, книги 1-й, статей 376, 395 и 398 все означенные подсудимые подлежат равному наказанию, именно: лишению прав состояния с отсылкою в каторжную работу, как и комиссия военного суда приговорила, упустив только последнее: «отсылку в каторжную работу», чрез то, что не привела к делу всех приличных статей закона: – но, соображаясь с милосердием государя императора, милующего тяжких преступников и на основании той же I-й книги военно-уголовного устава, статьи 113; я мнением моим полагаю, при определении наказания подсудимых, для уменьшения оного, принять в уважение следующее: