Nghi phạm được xác định là Muhammad Zoir Sharipzoda, người Tajikistan. Tòa án quận Basmanny đã ra lệnh giam giữ đối tượng ít nhất đến ngày 22/5. Nghi phạm bị buộc tội tham gia vào việc thực hiện hành động khủng bố chết người, nhưng vai trò chính xác của đối tượng này vẫn chưa được tiết lộ.

Truyền thông Nga cho rằng Sharipzoda tham gia vào việc chuẩn bị cho vụ tấn công nhưng không cung cấp chi tiết cụ thể. Quyết định này được đưa ra một ngày sau khi Cơ quan An ninh Liên bang Nga (FSB) thông báo bắt giữ ba nghi phạm mới liên quan đến vụ thảm sát. Ba đối tượng này gồm hai người nước ngoài và một công dân Nga, đều có nguồn gốc từ Trung Á.