13 марта Свердловский облисполком утвердил план поисковых работ в долине Лозьвы. Согласно этому документу основной состав поисковой группы (20 чел.) формировался из студентов УПИ. Им на усиление придавалась группа сапёров Уральского военного округа (10 чел.). Областной УВД также направлял на розыски группу из 10 чел. и принимал на себя обязанности по материальному снабжению участников поисковой операции. Транспортное обеспечение поручалось военным, для чего за поисковиками закреплялись 2 вертолёта Ми-4, базировавшиеся в Ивделе. Организация связи с поисковой группой на перевале была поручена Северной экспедиции Уральского геологического управления.
В пятницу 27 марта 1959 г. Бюро Обкома КПСС провело специальное заседание, посвящённое ходу поисковой операции. Подробности его неизвестны.
10. Новая версия следствия: Ахтунг! Ахтунг! Огненные шары в небе!
А 31 марта произошло весьма примечательное событие — все члены поисковой группы, находившиеся в лагере в долине Лозьвы, увидели НЛО. Валентин Якименко, участник тех событий, в своих воспоминаниях весьма ёмко описал случившееся: «Рано утром было ещё темно. Дневальный Виктор Мещеряков вышел из палатки и увидел движущийся по небу светящийся шар. Разбудил всех. Минут 20 наблюдали движение шара (или диска), пока он не скрылся за склоном горы. Увидели его на юго-востоке от палатки. Двигался он в северном направлении. Явление это взбудоражило всех. Мы были уверены, что гибель дятловцев как-то связана с ним.» Об увиденном было сообщено в штаб поисковой операции, находившийся в Ивделе.
Появление в деле НЛО придало расследованию неожиданное направление. Кто-то вспомнил, что «огненные шары» наблюдались примерно в этом же районе 17 февраля 1959 г. о чём в газете «Тагильский рабочий» была даже публикация. И следствие, решительно отбросив версию о «злонамеренных манси-убийцах», принялось работать в новом направлении.
Не совсем понятно, какую связь хотели обнаружить работники прокуратуры между светящимся объектом в небе и туристами на земле, но факт остаётся фактом — в первой половине апреля 1959 г. Темпалов отыскал и добросовестно допросил ряд военнослужащих внутренних войск, наблюдавших полёт светящихся небесных объектов около 06:40 17 февраля 1959 г. Все они находились тогда в карауле и дали непротиворечивые описания наблюдавшегося явления. По словам военнослужащих, полёт таинственного объекта был хорошо виден на протяжении от восьми (минимальная оценка) до пятнадцати (максимальная) минут. Объект, казалось, был окружён облаком тумана, светил собственным светом переменной яркости, находился на большой высоте и двигался очень медленно. Направление движения странного шара — с юга на север — соответствовало тому, что наблюдалось и 31 марта.
11. Финал поисковой операции: обнаружение тел Людмилы Дубининой, Семёна Золотарёва, Александра Колеватова и Николая Тибо-Бриньоля
Весь апрель 1959 г. поисковая группа в районе Холат-Сяхыл продолжала проверять лавинными зондами постепенно уменьшавшийся снежный покров как в лесах долины Лозьвы, так и по берегам её притоков. Вдоль самой Лозьвы поисковики обследовали более 1 км. Поиск оказался безрезультатен. Напрашивался вроде бы единственный в этой ситуации вывод — ненайденные покуда члены туристической группы покинули район Холат-Сяхыл и в течение того времени, пока могли сохранять активность, ушли на несколько километров. Подобное предположение косвенно подтверждалось тем соображением, что без вести отсутствующие туристы должны были быть одеты гораздо лучше тех, кого уже удалось отыскать (на эту мысль наводил примерный подсчёт гардероба группы и его распределение между участниками похода, ведь вся одежда погибших и вещи, найденные в палатке, были в точности описаны и учтены!). Однако о том, в каком направлении могли уйти отсутствующие, никто из поисковиков ничего сказать не мог. Логичным представлялось их движение оставшихся к лабазу, однако лабаз-то остался нетронут!