По материалам уголовного дела Павлюченков обвиняется в умышленном убийстве обозревателя «Новой газеты» Анны Политковской, совершенном при следующих обстоятельствах.
В июне-июле 2006 года Лом-Али Гайтукаев за денежное вознаграждение, с целью совершения убийства Политковской организовал преступную группу. В ее состав вошли, в том числе его знакомые: руководитель оперативного подразделения ГУВД г. Москвы Павлюченков, бывший оперативный сотрудник Сергей Хаджикурбанов и трое братьев Махмудовых. В качестве вознаграждения участникам преступной группы Гайтукаев передал Павлюченкову 150 000 долларов США.
Роль Павлюченкова заключалась в установлении фактического местонахождения Политковской, распорядка ее дня и маршрутов передвижения. Он, используя свое должностное положение руководителя оперативного подразделения, привлек для негласного наблюдения за журналистом подчиненных сотрудников и передавал полученную информацию Гайтукаеву. По указанию последнего в августе 2006 года Павлюченков приобрел орудие убийства: пистолет с боеприпасами и приспособлением для бесшумной стрельбы, которые передал исполнителю убийства Политковской. После ареста Гайтукаева за ранее совершенное покушение на убийство на территории Украины, координацию действий участников преступной группы принял на себя Хаджикурбанов. В начальных числах октября 2006 года Павлюченков по указанию Хаджикурбанова передал наблюдение за Политковской от своих сотрудников братьям Махмудовым, которые, по версии следствия, непосредственно приняли участие в ее убийстве.
Вину в совершении инкриминируемых преступлений Павлюченков признал полностью и обратился в Генеральную прокуратуру Российской Федерации с ходатайством о заключении с ним досудебного соглашения о сотрудничестве, которое 31 августа 2011 г. было удовлетворено.
В соответствии с действующим законодательством уголовное дело в отношении Павлюченкова было выделено в отдельное производство и по окончании расследования направлено в Генеральную прокуратуру Российской Федерации.
Как сообщает Прокуратура России, изучение материалов дела показало, что вина Павлюченкова в убийстве обозревателя «Новой газеты» Политковской кроме его признания подтверждается показаниями свидетелей и иными доказательствами, собранными по настоящему уголовному делу.
С учетом исполнения взятых на себя обязательств и в соответствии с требованиями законодательства уголовное дело в отношении Павлюченкова подлежит рассмотрению в Московском городском суде в особом порядке судебного разбирательства.
Расследование уголовного дела в отношении организаторов и иных участников убийства Политковской продолжается в Следственном комитете Российской Федерации.