Результаты медицинского осмотра тела Лермонтова приводятся в рапорте Барклая де Толли: «При осмотре оказалось, что пистолетная пуля, попав в правый бок ниже последнего ребра, при срастении ребра с хрящом, 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».

Единственными свидетелями дуэли были признаны князь Васильчиков и корнет Глебов. Они старательно выгораживали остальных участников. Не упомянут был даже служитель Чалов, который держал лошадей (заявили, что лошадей привязали к кустам). У арестованных была возможность переписываться и договариваться, чтобы в их показаниях не было разночтений. Уже после смерти Мартынова Васильчиков писал: «Мы дали тогда друг другу слово молчать и не говорить никому ничего другого, кроме того, что будет нами показано на формальном следствии… Мартынов всегда хотел, чтобы мы его обелили. Это было заметно во время следствия над нами, когда Мартынов все боялся, что мы недостаточно защитим его, так что мы с Глебовым написали письмо, которое было ему передано, когда он сидел под арестом, и объявили, что ничего лишнего, кроме того, что нужно для смягчения его участи, не скажем».

Показания Глебова были лаконичны:

«Мы: лейб-гвардии Конного полка корнет Глебов и князь Васильчиков точно находились за секундантов на дуэли у майора Мартынова и поручика Лермантова. У первого я, у последнего князь Васильчиков.

Дуелисты стрелялись за горой Машуком, верстах в четырех от города на самой дороге, на разстоянии 15-ти шагов, и сходились барьер на барьер по данному мной знаку. По обе стороны от барьера было отмерено по 10-ти шагов. Условие о первом выстреле не было; это предоставлялось на волю стреляющихся. После первого выстрела, сделанного Мартыновым, Лермантов упал, будучи ранен в правый бок навылет, почему и не мог сделать своего выстрела.

К месту происшедшей дуэли майор Мартынов поехал верхом, я на беговых дрожках, Васильчиков верхом, Лермантов верхом на моей лошади; ни проводников ни кучеров для держания лошадей не было; лошади были нами привязаны к кустам, около самой дороги находящимся…

Поводом к этой дуэли были насмешки со стороны Лермантова насчет Мартынова, который, как говорил мне, предупреждал несколько раз Лермантова, но не видя конца его насмешкам, объявил Лермантову, что он заставит его молчать, на что Лермантов отвечал ему, что вместо угроз, которых он не боится, требовал бы удовлетворения. О старой же вражде между ними нам, секундантам, не было известно. Мартынов и Лермантов ничего нам об этом не говорили… Формальный вызов сделал Мартынов. Что же касается до средств, чтобы примирить ссорящихся, я с Васильчиковым употребили все усилия от нас зависящие к отклонению этой дуэли; но Мартынов, несмотря на все убеждения наши, говорил, что не может с нами согласиться, считая себя обиженным… Уведомить начальство мы не могли, ибо обязаны были словом дуэлистам не говорить никому о произошедшей ссоре».

Показания участников (оставшихся в живых) сходятся. Об этом, в общем, позаботились и те, кто вел следствие; если бы начались разночтения, пришлось бы докапываться о том, что было скрыто (другие участники дуэли, экипажи, лошади, прислуга, почему не было врача и т. п.) — следствие бы затянулось, скандал бы разросся. Кодекс предписывал выгораживать Мартынова — оставшегося в живых. Сам Мартынов тоже очень беспокоился о том, чтобы его как следует защитили.

Сохранилась записка от Глебова (он писал от лица обоих секундантов, своего и Васильчикова) к Мартынову, написанная во время следствия: «Посылаем тебе брульон (черновик)… Ты к нему можешь прибавить по своему уразумению; но это сущность нашего ответа. Прочие ответы твои совершенно согласуются с нашими, исключая того, что Васильчиков поехал верхом на своей лошади, а не на дрожках беговых со мной. Ты так и скажи. Лермантов же поехал на моей лошади: так и пишем. Сегодня Траскин еще раз говорил, чтобы мы писали, что до нас относится четверых, двух секундантов и двух дуэлистов. Признаться тебе, твое письмо несколько было нам неприятно. Я и Васильчиков не только по обязанности защищаем тебя везде и всем, но потому, что не видим ничего дурного с твоей стороны в деле Лермантова и приписываем этот выстрел несчастному случаю (все это знают): судьба так хотела… в доказательство чего приводим то, что ты сам не походил на себя, бросился к Лермантову в ту секунду, как он упал, и простился с ним. Что же касается до правды, то мы отклоняемся только в отношении к Т. (Трубецкому) и С. (Столыпину), которых имена не должны быть упомянуты ни в коем случае. Надеемся, что ты будешь говорить и писать, что мы тебя всеми средствами уговаривали».

Следствие закончилось. Военный суд приговорил всех трех подсудимых лишить чинов и прав состояния. Командир Отдельного Кавказского корпуса, признавая подсудимых виновными: майора Мартынова в произведении с поручиком Лермонтовым поединка, на котором убил его, а корнета Глебова и титулярного советника князя Васильчикова в принятии на себя посредничества в этой дуэли, полагал майора Мартынова в уважение прежней его беспорочной службы, лишив чинов и ордена, выписать в солдаты до выслуги, а корнета Глебова и князя Васильчикова выдержать еще в крепости на гауптвахте один месяц и Глебова перевести из гвардии в армию тем же чином. Васильчикову и Глебову заменили содержание на гауптвахте домашним арестом. Мартынову разрешили выходить по вечерам в сопровождении караульного солдата — дышать свежим воздухом. Однажды его встретили Верзилины, и Эмилии пришлось заставить себя, чтобы заговорить с ним, а «бело-розовая кукла», шестнадцатилетняя Надя, вообще не могла преодолеть своего страха при виде убийцы.

Известие о смерти Лермонтова поразило многих — в первую очередь, конечно, его друзей.

26 августа Е. А. Верещагина из Середникова пишет дочери, Л. М. Хюгель (Сашеньке): «Наталья Алексеевна [Столыпина] намерена была, как я тебе писала, прибыть на свадьбу, но несчастный случай, об котором видно уже до вас слухи дошли, ей помешал приехать, Мишеля Лермонтова дуэль, в которой он убит Мартыновым… вот все подробности сего дела.

Мартынов вышел в отставку из кавалергардского полка и поехал на Кавказ к водам, одевался очень странно в черкесском платье и с кинжалом на боку. Мишель по привычке смеяться над всеми, всё называл его «le chevalier des mont sauvages» и «Monsieur du poignard». Мартынов ему говорил: «Полно шутить, ты мне надоел», — тот еще пуще, начали браниться и кончилось так ужасно. Мартынов говорил после, что он не целился, но так был взбешен и взволнован, попал ему прямо в грудь, бедный Миша только жил 5 минут, ничего не успел сказать, пуля навылет. У него был секундантом Глебов, молодой человек, знакомый наших Столыпиных, он все подробности и описывает к Дмитрию Столыпину, а у Мартынова — Васильчиков. Сие несчастье так нас всех, можно сказать, поразило, я не могла несколько ночей спать, всё думала, что будет с Елизаветой Алексеевной. Нам приехал о сем объявить Алексей Александрович [Лопухин], потом уже Наталья Алексеевна ко мне написала, что она сама не может приехать — нельзя оставить сестру — и просит, чтобы свадьбу не откладывать, а в другом письме описывает, как они объявили Елизавете Алексеевне, она сама догадалась и приготовилась, и кровь ей прежде пустили. Никто не ожидал, чтобы она с такой покорностью сие известие приняла, теперь всё Богу молится и собирается ехать в свою деревню, на днях из Петербурга выезжает. Мария Якимовна [Шан-Гирей], которая теперь в Петербурге, с ней едет».

18 сентября Сашеньке пишет ее сестра Мария: «Последние известия о моей сестре Бахметевой поистине печальны. Она вновь больна, ее нервы так расстроены, что она вынуждена была провести около двух недель в постели, настолько была слаба. Муж предлагал ей ехать в Москву — она отказалась, за границу — отказалась и заявила, что решительно не желает больше лечиться. Быть может, я ошибаюсь, но я отношу это расстройство к смерти Мишеля, поскольку эти обстоятельства так близко сходятся, что это не может не возбудить известных подозрений. Какое несчастье эта смерть; бедная бабушка самая несчастная женщина, какую я знаю. Она была в Москве, но до моего приезда; я очень огорчена, что не видала ее. Говорят, у нее отнялись ноги и она не может двигаться. Никогда не произносит она имени Мишеля, и никто не решается произнести в ее присутствии имя какого бы то ни было поэта… В течение нескольких недель я не могу освободиться от мысли об этой смерти, и искренно ее оплакиваю. Я его действительно очень, очень любила».