Известен е с участието си в т.нар. Катинско клане – масовата екзекуция на пленените през 1939 г. полски офицери. Край Катин и в други лагери през април-май 1940 г. Блохин разстрелва за 28 дни собственоръчно 7000 полски затворници от затвора Осташков. Повечето от тях са военни и полицейки офицери, които са били пленени след съветското нахлуване в Полша през 1939 г. Екзекуциите са извършвани в специално построено за целта подземно помещение в щаб на НКВД.