A Szövetségi Nyomozó Iroda (FBI) szerint a két, fémdarabokkal, szegekkel és csapágygolyókkal még pusztítóbb erejűvé tett robbanószerkezet közül legalább az egyiket egy hatliteres gyorsfőző edényben rakták össze. A másik pokolgépet is egy fémszerkezetben helyeztek el, de arról nem bizonyosodott be, hogy kukta volt.
Találtak olyan huzal-, áramkör-, fém-, hátizsák- és műanyagzsákdarabokat is, amelyek a pokolgépek alkatrészei lehettek. Ezeket az FBI quanticói laboratóriumába küldték, ahol megkísérlik rekonstruálni a robbanószerkezeteket. A nyomtatott áramkör maradványáról azt gyanítják, hogy a detonátor alkatrésze lehetett. Egy, a CNN által megszólaltatott rendőrségi forrás szerint a pokolgépeket időzítő szerkezet hozhatta működésbe, de ezt az FBI nem erősítette meg.
A The Wall Street Journal című napilap értesülése szerint a nyomozók nem zárják ki annak lehetőségét, hogy a pokolgépeket valahol a kettős merénylet közelében szerelhették össze, mert hosszabb szállítás esetén az is előfordulhatott volna, hogy a szerkezetek idő előtt felrobbannak.
A merénylet elkövetését mindeddig egyetlen szervezet sem vállalta magára. Hivatalosan senkit sem gyanúsítottak meg. Thomas Fuentes, az FBI volt igazgatóhelyettese a CNN-nek úgy nyilatkozott, hogy a merénylet eszköze az al-Kaidára vagy valamilyen más közel-keleti terrorszervezetre, az elkövetés módja viszont belföldi tettesre utalhat.
A hatóságokhoz eddig több mint kétezer lakossági bejelentés, valamint rengeteg digitális fotó és videófelvétel érkezett. Rick DesLauriers, az FBI bostoni kirendeltségének vezetője azt kérte, hogy mindenki jelentkezzen, aki hallott arról, hogy valaki a maraton elleni erőszakcselekményre készül, vagy tudomása van valakiről, aki különös érdeklődést mutat a robbantás iránt.
DesLauriers annak a jelentését is kérte, ha egy eldugott helyen detonáció – egy esetleges tesztrobbantás – hangját hallották, vagy egy olyan személyt láttak a robbantások helyszínének közelében, aki „egy szokatlanul nehéz, sötét színű” zsákot vagy táskát cipelt.
