Следствием были выдвинуты и отрабатывались три основные версии преступления: теракт, экономическая версия, хулиганские действия и личные неприязненные отношения и ряд производных от них версий. По делу проведено более 100 экспертиз, допрошено более 300 потерпевших и свидетелей. В течение года на причастность к взрыву были проверены 6 тыс 432 человека, выехавшие из столицы 8 и 9 августа 2000 года. При отработке экономической версии проверено 6 тыс 348 предприятий. При исследовании версии о хулиганстве и личных неприязненных отношениях следствие вышло на представителей "кемеровской" преступной группировки. Двое ее членов уже осуждены за другие деяния, их причастность к взрыву не доказана. Всего в ходе расследования дела о взрыве на Пушкинской площади были возбуждены и выделены в отдельные производства 14 уголовных дел. В рамках расследования уголовного дела также было проверено заявление отбывающего наказание гражданина о том, что он совершил взрыв в подземном переходе. Однако, причастность данного гражданина к совершению взрыва не установлена. Это был самооговор.
8 августа 2000 года примерно в 17.50 мск к торговому павильону номер 52 подошли двое неизвестных мужчин, которые под предлогом обмена валюты в ближайшем обменном пункте оставили у палатки сумку-дипломат и полиэтиленовый пакет. Свидетели видели их выбегающими из подземного перехода за минуту до того, как в 17.58 мск прогремел взрыв. Его мощность оценивается в 700 граммов в тротиловом эквиваленте. В результате взрыва на месте погибли 7 человек, еще 6 скончались позже в больницах от полученных травм. 118 человек получили различные травмы.
