Важнейшей задачей в изучении памятника истории Бутовский полигон было выявление мест массовых захоронений. Для этого, начиная с середины девяностых годов, были проведены работы по комплексному археологичекому исследованию территории. После передачи территории полигона Русской Православной Церкви производились комплексные историко-археологические, геоботанические и геоморфологические исследования с целью выявления расположения погребальных рвов. Одним из направлений работы явились геофизические исследования. Была выявлена серия аномалий, наиболее интенсивные из них в основном совпадали с местами захоронений, которые были указаны на схеме, составленной сотрудниками ФСБ. Благословение на небольшой пробный раскоп дал Святейший Патриарх Алексий II. В августе 1997 г. специалистами из института антропологии МГУ на небольшом участке полигона были произведены археологические раскопки. Был вскрыт участок погребального рва площадью 12,5 м2. В ходе археологического исследования было вскрыто погребение, которое было произведено поздней осенью или зимой. Поверх тел здесь была набросана груда одежды и обуви. На открытой части захоронения антропологи насчитали останки 59 человек. Всего же в этой части раскопа находились останки около 150 человек. После изучения тела казненных были перезахоронены в том же раскопе. Над местом раскопок 1997 г. позднее был установлен каменный крест.