Em respeito às deliberações, o Governo Federal nomeou um grupo de trabalho, formado por especialistas, que foi incumbido de elaborar um Projeto de Lei que foi enviado pelo presidente Luís Inácio Lula da Silva ao Congresso Nacional, em 12 de maio de 2010 Finalmente, foi promulgada a Lei 12528/2011 de criação da CNV, em 18 de novembro de 2011. Em 16 de maio de 2012, a Comissão foi instalada com o objetivo de investigar e esclarecer as violações de Direitos Humanos ocorridas entre 1946 e 1988.
Ressalte-se que era competência da CNV investigar, mas não para julgar e punir os responsáveis. Para tanto, ela teve o poder de convocar vítimas, familiares, possíveis responsáveis e acusados de práticas repressivas e criminosas, para dar seus testemunhos, depor ou prestar esclarecimentos sobre fatos e casos ocorridos no período.
A equipe da CNV esteve constituída por sete conselheiros, catorze assessores e um amplo conjunto de pesquisadores, peritos, consultores, colaboradores, profissionais de comunicação, estagiários, arquivistas, revisores, entre outros. Designados pela presidenta Dilma Rousseff, todos os conselheiros eram figuras públicas reconhecidas e idôneas: José Carlos Dias, José Paulo Cavalcanti Filho, Maria Rita Kehl, Paulo Sérgio Pinheiro, Rosa Maria Cardoso da Cunha, Claudio Lemos Fonteles e Gilson Langaro Dipp. Os dois últimos afastaram-se ao longo do processo, Fonteles renunciou à função e Dipp pediu afastamento por motivos de saúde. Após os afastamentos, um novo conselheiro, Pedro Bohomoletz de Abreu Dallari, foi chamado para compor esse grupo e nomeado em setembro de 2013 Os conselheiros coordenavam os trabalhos da CNV e da equipe, com apoio dos assessores. Formada por mais de uma centena de pessoas representando várias áreas de conhecimento, e desempenhado distintas funções, essa equipe foi organizada em três subcomissões e treze grupos de trabalho (GTs).
A CNV colheu 1.121 depoimentos, realizados em audiências públicas ou privadas . Além disso, investigou locais, instituições e circunstâncias relacionadas às violações de direitos humanos, como detenções ilegais, tortura, desaparecimentos e assassinatos. Também examinou documentos, arquivos e outras fontes de informações sobre o período, um trabalho que foi facilitado pela criação da Lei de Acesso à Informação, de 2011. Essa lei foi importante para que a CNV tivesse acesso a documentos de instituições militares ou de outros órgãos do Estado, que até então não estavam acessíveis ao conhecimento da sociedade.
No entanto, é importante ressaltar que os trabalhos da CNV – iniciados após quase cinco décadas do golpe militar – seguiram com limitações: muitas informações são impossíveis de se recuperar, há suposição de que documentos importantes já haviam sido queimados pelas Forças Armadas para proteger integrantes de futuras acusações e se mantém a crítica de que as Forças Armadas não revelaram todos os documentos que possuem, mesmo para a Comissão Nacional da Verdade.
Após dois anos e meio de trabalho, no dia 10 de dezembro de 2014, a CNV entregou um relatório em três volumes e mais de 3000 mil páginas.