Ett dygn efter dådet som skördade uppemot 200 dödsoffer och omkring 1 500 skadade var det fortfarande oklart vem som ligger bakom attentaten. Den spanska regeringen vidhåller att det är den baskiska terroristorganisationen ETA. Däremot har polisen funnit ett band på arabiska i en skåpbil med detonatorer, som parkerats nära tågstationen i Alcalá de Henares. Därifrån avgick en av de angripna pendeltågen. Samtidigt har den internationella terroristorganisationen Al Quaeda genom en kommuniké tagit på sig ansvaret för dådet. Det är dock osäkert om dokumentet är äkta.

Det som talar mot att ETA skulle ha legat bakom attentatet är att det saknar motsvarighet i organisationens 40-åriga historia. ETA:s dåd har nästan uteslutande riktats mot bestämda mål och vid sprängattentat har allmänheten som regel förvarnats.

Det som talar för att ETA begått massakern är att flera tidigare försök avstyrts av polisen. Dessutom är sprängmaterialet som brukats av det slag som brukar användas av de baskiska terroristerna.
Attentatet i Madrid dominerade nyhetsinformationen i hela världen. Samtliga ledande tidningar och tv-stationer toppade sina nyheter med massakern vid Atocha.