Проблемы с регистрацией купленной машины - что делать, если оказалось что продавец не является ее владельцем?

Насколько правильно понимаю в ГИБДД Вы получили отказ.

Он является обоснованным, поскольку в силу ст. 20 ФЗ от 03.08.2018 N 283-ФЗ «О государственной регистрации транспортных средств в Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»

5. К основаниям для отказа в совершении регистрационных действий относятся:

4) непредставление документов, необходимых для совершения регистрационных действий в соответствии с порядком государственной регистрации транспортных средств, либо представление документов, исполненных карандашом либо имеющих подчистки или приписки, зачеркнутые слова и иные не оговоренные в них исправления, а также документов с серьезными повреждениями, не позволяющими однозначно истолковать их содержание;

К таким документам относится договор купли-продажи, заключенный с перекупом (или тем лицом, которое указано в договоре, на основании которого автомобиль был снят с учета).

Дело в том, что право собственности на автомобиль возникает с момента его передачи по договору, а не с момента его регистрации в ГИБДД.

Постановка автомобиля на учет (регистрация) не влияет на момент возникновения права собственности. Она нужна только для учета и допуска к дорожному движению (на это обращено внимание в Определении Верховного Суда РФ от 26.11.2019 N N 5-КГ 19-191, 2-3335/2018, от 28.05.2019 N 49-КГ 19-20).

А заключить договор Вы могли только с собственником имущества.

Поэтому фактически договор у Вас нельзя признать заключенным.

Фактически договор у Вас заключен с перекупом, который передал Вам автомобиль и принял от Вас денежные средства, Вам нужно лишь его оформить.