Les attaquants, identifiés comme Dalerdzhon Mirzoyev, Saidakrami Rachabalizoda, Mukhammadsobir Faizov et Shamsidin Fariduni, font partie des personnes arrêtées, avec 11 personnes au total détenues par les autorités russes. Trois ont depuis plaidé coupable devant le tribunal. Le lieu, qui devait accueillir le groupe russe Picnic, était proche de la capacité lors de l'attaque. ISIS-K, la province de l'État islamique du Khorasan, un segment du groupe terroriste basé en Afghanistan, a pris la responsabilité. Cette affirmation a été vérifiée par les responsables américains malgré le président russe Vladimir Poutine suggérant une possible implication ukrainienne, une accusation démentie par les représentants ukrainiens et américains.