Jak wynika ze śledztwa Instytutu Pamięci Narodowej, w tym nadzwyczajnym akcie barbarzyństwa ukraińskich esesmanów wspomagali miejscowi chłopi ukraińscy, a także miejscowy pododdział Ukraińskiej Armii Powstańczej (UPA), prawdopodobnie pod dowództwem Dmytra Karpenki, ps. Jastrub. Niektórzy historycy uważają także, że do rzezi przyłączyli się nacjonaliści ukraińscy z oddziału Włodzimierza Czerniawskiego.
Akcja pacyfikacyjna rozpoczęła się od ostrzału wsi. Uciekających Polaków rozstrzeliwano. Jeszcze gorszy los spotykał tych, którzy zostali schwytani przez ukraińskich cywilów. Pozostali mieszkańcy Huty Pieniackiej, którzy pochowali się w piwnicach swoich domów lub w kościele, byli wyłapywani i bestialsko mordowani. Ci, którym udało się przeżyć ten straszny dzień, opowiadali o wyjątkowym bestialstwie ukraińskich morderców. Polaków zabijano tak, aby jak najdłużej cierpieli. Siedemdziesięcioletniej Rozalii Sołtys zadano cios bagnetem w brzuch i konającą zostawiono w błocie. Noworodki rozbijano uderzeniem o ścianę, pastwiono się nad rodzącą kobietą, a dowódcę polskiej samoobrony Kazimierza Wojciechowskiego oblano jakąś łatwopalną cieczą i podpalono. Wcześniej Ukraińcy brutalnie zabili jego żonę i córkę oraz ukrywanych przez tę polską rodzinę Żydów. W stodole rodziny Relichów zamknięto ok. 40 osób. Następnie oblano budynek benzyną i podpalono. Ukraińcy zapędzali ludzi do drewnianych budynków gospodarczych, w których ryglowali drzwi i zabawiali się ostrzeliwaniem ścian. Po chwili, kiedy słyszeli jęki konających, oblewali budynki benzyną i podpalali. Ze wsi, w której było 170 gospodarstw, pozostały zalewie trzy budynki, których nie udało się spalić. Z tysiąca mieszkańców przeżyło zaledwie 160 osób, którym jakimś cudem udało się wymknąć z obławy prowadzonej przez ukraińskich cywilów. Zbrodnia w Hucie Pieniackiej nie była operacją objętą tajemnicą wojskową. Jeszcze tego samego dnia ukazała się krótka informacja o tej akcji w ukraińskojęzycznej gazecie „Lwiwśki wisti".
