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러시아 검찰당국은 루뱐카 역 폭발에서 4kg, 파르크 쿨투리 역 폭발에서 1.5~2kg 정도의 플라스틱 폭탄이 사용되었을 것이라고 발표했다. 사건 당일 전철역 방범카메라에 용의자의 모습이 포착되었다. 러시아 검찰이 조사를 시작했고, 그 결과 의한 자폭테러었던 것이 밝혀졌다. 그리고 알렉산드르 보르트니코프 연방보안국 국장은 드미트리 메드베데프 대통령에게 "북캅카스 지역과 관련된 여성 자폭 테러"라고 보고했다. 메드베데프 대통령은 "테러리스트에 대한 작전은 마지막까지 긴장을 늦추지 마라"며 테러 활동 감시를 강화할 것을 지시했다. 메드베데프 대통령은 사건 발생 당일 저녁에 사건현장인 루뱐카 역을 방문해 영전에 꽃을 올리며 "그들을 추적해서 말살시키겠다"라고 덧붙였다. 메드베데프 대통령은 러시아 전역의 교통망에 대한 테러방지를 위해 경비를 강화하는 대통령법에 서명하고 당국의 절처한 조사를 지시했다. 또한 동아시아를 방문하고 있었던 블라디미르 푸틴 총리는 테러 소식을 보고받고 서둘러 모스크바로 돌아갔다.