Мосгорсуд 14 декабря 2012 г. признал 38-летнего экс-начальника 4-го отдела (наружное наблюдение) Оперативно-поискового управления ГУВД Москвы подполковника милиции Павлюченкова виновным в совершении преступлений по п.п. «б», «ж», «з» ч. 2 ст. 105, ч. 3 ст. 222 УК РФ (убийство лица в связи с осуществлением им служебной деятельности, совершенное группой лиц и по найму, незаконный оборот оружия).

Было установлено, в июне-июле 2006 года уроженец Чечни Лом-Али Гайтукаев получил заказ на убийство журналистки от неустановленного следствием лица, «недовольного ее изобличающими публикациями». Гайтукаев организовал преступную группу из шести человек, в которую вошли в том числе его знакомые — Павлюченков, бывший оперативный сотрудник Сергей Хаджикурбанов и трое братьев Махмудовых. В качестве вознаграждения участникам преступной группы Гайтукаев передал Павлюченкову $150 тыс. В соответствии с распределением ролей, Павлюченков в июле-сентябре 2006 года установил фактическое место проживания Политковской, маршруты ее передвижения и сообщил эти данные другим членам группы. Кроме того, он приобрел оружие и боеприпасы к нему, которые в дальнейшем стали орудием убийства.

Собирая данные о журналисте, подполковник МВД привлек к наблюдению за ней своих подчиненных — оперативников, имеющих профессиональные навыки в осуществлении негласного наблюдения, «не осведомив их о преступных намерениях». Участники преступной группы в октябре 2006 года в течение нескольких дней приезжали к месту жительства Политковской, где спланировали роль каждого, практически отработали свои действия, определили день и время убийства и наметили пути отхода с места преступления.

После ареста Гайтукаева за ранее совершенное покушение на Украине, координацию действий участников группы принял на себя Хаджикурбанов. В первых числах октября 2006 года Павлюченков по указанию Хаджикурбанова передал наблюдение за Политковской от своих сотрудников братьям Махмудовым, которые, по данным следствия, непосредственно приняли участие в ее убийстве.

7 октября 2006 года исполнитель убийства с пистолетом, переданным ему Павлюченковым, вошел во 2-й подъезд  дома № 8/12 по Лесной улице Москвы. Когда около 16 часов журналистка вошла в лифт, киллер произвел в нее пять выстрелов.

Вину в инкриминируемых преступлениях Павлюченков признал полностью и заключил с прокуратурой досудебное соглашение о сотрудничестве.

Дмитрию Павлюченкова было назначено наказание в виде 11 лет колонии строгого режима.

Осужденный и его защита не согласились с приговором, посчитав чрезмерно суровым, и обжаловали в вышестоящей судебной инстанции. Однако ВС оставил приговор без изменений, а жалобу без удовлетворения.