Вскоре после начала штурма жители в панике устремились из города. Люди не успевали взять самое необходимое — многие из бежавших были легко одеты (в результате чего получили обморожение разной степени), у многих беженцев, опрошенных в Баку и Агдаме отсутствовали даже документы.

Большой поток жителей устремился из города вдоль русла реки (путь 1 — см. подраздел «Ход штурма»). В некоторых группах беженцев находились вооруженные люди из гарнизона города. Эти беженцы, идущие по «свободному коридору», на территории, примыкающей к Агдамскому району Азербайджана, были обстреляны, в результате чего много людей погибло. Оставшиеся в живых беженцы рассеялись. Бегущие натыкались на армянские заставы и подвергались обстрелам. Часть беженцев все же сумела пройти в Агдам; часть, в основном женщины и дети (точное количество установить невозможно), замерзла во время скитаний по горам; часть, по показаниям прошедших в Агдам, была пленена у сел Пирджамал и Нахичеваник. Есть показания уже обменянных жителей Ходжалы, что некоторое количество плененных было расстреляно.

Место массовой гибели беженцев, а также тела убитых были засняты на видеопленку, когда азербайджанские подразделения проводили операцию по вывозу тел на вертолетах в Агдам. Из отснятых кадров следует, что тела убитых были рассеяны на значительной площади. Среди тел, заснятых в месте массовой гибели, большую часть составляли тела женщин и людей пожилого возраста, среди убитых были также и дети. Вместе с тем, среди убитых были также люди в форме. В целом, на видеопленке зафиксировано несколько десятков тел.

Можно полагать, что до места массовой гибели беженцы из Ходжалы, учитывая бездорожье и физические возможности массы людей, могли дойти примерно за 7-8 часов (путь по шоссе, идущему примерно параллельно зоне «свободного коридора», занимает около 2 часов). Таким образом, обстрел беженцев происходил уже на рассвете. В течение четырех дней в Агдам было вывезено около 200 тел. Несколько десятков трупов имели следы глумления. Врачами санитарного поезда г. Агдама зафиксировано не менее четырех скальпированных тел, одно тело с отрезанной головой. В Агдаме была проведена государственная судебно-медицинская экспертиза 181 тела (130 мужского пола, 51 женского пола, в том числе 13 детей); из заключений экспертов следует, что причиной смерти 151 человека были пулевые ранения, 20 человек - осколочные ранения, 10 человек — удары тупым предметом. Кроме того судмедэкспертиза ряда тел, доставленных из района Ходжалы, была произведена в Баку. Официальные должностные лица НКР сообщили наблюдателям «Мемориала», что «с их разрешения в Агдам было вывезено 120-130 трупов». 96 тел были похоронены в Агдаме, тела остальных увезли родственники. Официальные представители НКР и члены армянских вооруженных отрядов объясняли гибель мирных жителей в зоне «свободного коридора» тем, что вместе с беженцами уходили вооруженные люди, которые стреляли по армянским заставам, вызывая ответный огонь, а также попыткой прорыва со стороны основных азербайджанских сил. По словам членов армянских вооруженных отрядов, азербайджанскими формированиями со стороны Агдама была предпринята попытка вооруженного прорыва по направлению «свободного коридора». В момент, когда армянские заставы отбивали атаку, к ним в тыл подошли первые группы беженцев из Ходжалы. Вооруженные люди, находящиеся среди беженцев, открыли огонь по армянским заставам. Во время боя был уничтожен один пост (2 человека убиты, 10 человек ранены), однако бойцы другого поста, о существовании которого не подозревали азербайджанцы, с близкого расстояния открыли огонь по людям, идущим из Ходжалы. По показаниям беженцев из Ходжалы (в том числе и опубликованным в прессе) вооруженные люди, идущие в потоке беженцев, вступали в перестрелки с армянскими заставами, но каждый раз стрельбу начинала первой армянская сторона. Обстрелам подвергались также и группы беженцев, идущих по пути 2 (см. раздел «Штурм Ходжалы»), которые оставляли Аскеран справа от себя. В журнале санитарного поезда в г.Агдаме, через который проходили почти все пострадавшие жители и защитники Ходжалы, зафиксировано 598 раненных и обмороженных (причем обмороженных - большинство). Там же зафиксирован случай скальпирования живого человека. Оценивая общее количество погибших жителей Ходжалы, следует учесть, что люди гибли не только при обстреле беженцев (часть тел погибших таким образом людей была вывезена в Агдам), но и замерзали при блужданиях по горам. Наблюдатели общества «Мемориал» беседовали с женщиной, у которой таким образом погибли трое ее детей. Точно установить количество замерзших жителей Ходжалы не представляется возможным. По сообщению газеты «Карабах» от 26.03.92 г., комиссия помощи беженцам из Ходжалы выдала пособия 476 семьям погибших.   После того как город был занят армянскими вооруженными формированиями, в нем оставалось около 300 мирных жителей, в том числе и 86 турок-месхетинцев. По показаниям жителей, участников штурма , официальных должностных лиц НКР и представителей средств массовой информации, находившихся в это время в районе Ходжалы, все оставшиеся жители были взяты в плен и в течение трех суток доставлены в Степанакерт (ИВС и помещение автоколонны), в КПЗ в Красном селе и изолятор г.Аскерана. Некоторые по разрешению руководства НКР были взяты в частные дома армянских семей, родственники которых находились в заключении на территории Азербайджана. По заявлению официальных должностных лиц НКР, все женщины и дети были безвозмездно в течение недели переданы азербайджанской стороне. По сведениям, полученным от обеих сторон, к 28.03.92 г. азербайджанской стороне было передано свыше 700 пленных жителей Ходжалы, задержанных как в самом городе, так и по пути в Агдам. Основную массу среди них составляли женщины и дети. Вместе с тем, имеются показания жителей Ходжалы, что женщины и дети, также как и мужчины, содержались в качестве «обменного материала». Эти показания подтверждаются личными наблюдениями представителей «Мемориала»: на 13.03 в г. Аскеран еще находились в качестве заложников жители Ходжалы, в том числе женщины и молодые девушки. Имеются достоверные свидетельства о том, что женщины насильственно удерживались в Аскеране и позднее этой даты.