Dmitrij Pavljucsenkov volt rendőr alezredesnek szigorított büntetőtáborban kell letöltenie büntetését. Ezenkívül hárommillió rubel (mintegy 75 ezer euró) kártérítést is kell fizetnie. Politkovszkaja hozzátartozói, akik a perben magánvádlókként szerepeltek, fellebbeznek az ítélet ellen, ők csak a legsúlyosabb büntetést, 20 év börtönt tudnának elfogadni. Az államügyészség 12 évet kért a vádlottra.

A gyilkosság megrendelőjét nem sikerült felderíteni. Pavljucsenkov szerezte be és adta át a hangtompítós pisztolyt, amellyel a bérgyilkos 2006. október 7-én végzett az újságírónővel annak a háznak a liftjében, amelyben Politkovszkaja lakott. Az áldozat, a Novaja Gazeta című független lap munkatársa a csecsenföldi eseményekről, az ottani jogsértésekről szóló írásaival, valamint az akkor is elnöki tisztségben lévő Vlagyimir Putyin éles bírálatával vált ismertté.

Az orosz igazságszolgáltatás - Politkovszkaja családjának tiltakozása ellenére - Pavljucsenkovval vádalkut kötött, amelyért cserébe a rendőrtiszt büntetésének jelentős enyhítésére számíthatott. Az elítéltnek végül 9 év és 8 hónapot kell büntetőtáborban töltenie, s már 6 év után kérheti feltételes szabadlábra bocsátását.

A nyomozás szerint Politkovszkaja meggyilkolását egy Ukrajnában elkövetett emberölés miatt 2008 óta 15 éves börtönbüntetését töltő ismert csecsen "keresztapa", Lom-Ali Gajtukajev szervezte meg. Ő vonta be a gyilkosság előkészítésébe és végrehajtásába Pavljucsenkovot, és közreműködéséért 150 ezer dollárt fizetett ki neki. Pavljucsenkovnak kellett felderítenie Politkovszkaja hollétét, napirendjét, napi mozgását. Hivatali helyzetét felhasználva a volt rendőrtiszt két alárendeltjét is bevonta a titkos megfigyelésbe, és az így szerzett értesüléseket továbbította Gajtukajevnek. 

A többi gyanúsított vizsgálati fogságban ül. A gyilkos lövést a nyomozó hatóságok szerint Gajtukajev unokaöccse, Rusztam Mahmudov adta le. Politkovszkaja ügye nem az egyetlen felderítetlen gyilkosság, amelyet orosz újságírónő ellen elkövettek. Ez történt a 2009-ben meggyilkolt Natalja Esztyemirova esetében is, akinek ügyében a Kreml fogadkozásai ellenére nem került sor letartóztatásra.