По собранным фрагментам взрывных устройств следователями были установлены детали и материалы, которые использовались при их изготовлении. Позднее один из сотрудников КГБ в аэропорту Ташкента обратил внимание на сумку, которая была такой же, что и в служебной ориентировке. Выяснилось, что сумку сшили в Ереване.
В конце октября 1977 года перед отправлением поезда «Москва – Ереван» террористы оставили сумку с бомбой в зале ожидания Курского вокзала. Спустя несколько минут бесхозная вещь обратила на себя внимание одного из пассажиров, который открыл ее и обнаружил провода и часы. Прибывшие оперативники получили ценные улики, среди которых была синяя спортивная куртка с олимпийской символикой из Еревана и шапка, на которой удалось найти несколько черных вьющихся волос.
По этим приметам преступников задержали в третьем вагоне поезда № 55 «Москва – Ереван» на границе Грузии и Армении. Обыски, проведенные на квартирах задержанных, выявили взрывные устройства, которые были аналогичны московским. Главным организатором и руководителем терактов оказался Степан Затикян, основатель нелегальной «Национальной объединенной партии Армении». Все обвиняемые были признаны виновными и расстреляны.
Как отмечает Филипп Денисович Бобков, «по указанию первого секретаря ЦК компартии Армении Демирчяна ни одна газета, выходившая на армянском языке, не опубликовала сообщения о террористическом акте». Диссиденты, особенно академик Сахаров, протестовали против приговора Верховного суда СССР и требовали нового судебного разбирательства.
С началом «перестройки» националистические тенденции стали приобретать лавинообразный характер. Армянские погромы прошли в Сумгаите (1988) и Баку (1990), кровавые события захлестнули Тбилиси (1989) и Вильнюс (1991), рекой полилась кровь в узбекском Коканде (1989) и киргизском Оше (1990). В последнем случае число жертв кровавой резни, устроенной националистическими группировками, достигало уже 10 тыс. человек. По мнению многих исследователей, в действиях националистов просматривалась единая тактика высшего руководства СССР времен «перестройки»: ничего не делать для профилактики, давать возможность событиям разрастаться, используя для их подавления лишь незначительные силы, и только потом применять самые жестокие меры – как против погромщиков, так и против их жертв, способствуя тем самым ещё большему обострению ситуации. Конечной целью организаторов межнациональных конфликтов являлась ликвидация СССР в угоду республиканским элитам, выступавшим под флагом демократии.