Kẻ chủ mưu được xác định là Noordin Mohamed Top. Tên này là người gốc Malaysia, trốn sang Indonesia sinh sống. Chính hắn cũng là người lên kế hoạch cho các vụ đánh bom tại đảo Bali hồi năm 2002 khiến 202 người thiệt mạng và rất nhiều vụ tấn công khác. Noordin trước đây là một thành viên rất tích cực và là người cung cấp tài chính cho nhóm phiến quân Jemaah Islamiah. Về sau, hắn ra khỏi tổ chức do những bất đồng về chiến lược. Hiện Noordin đã thành lập nhóm ly khai của riêng mình.
Bằng sự mưu mẹo và khôn khéo, Noordin đã rất nhiều lần trốn thoát khỏi các cuộc vây bắt của cảnh sát, trong đó có cuộc bố ráp quy mô năm 2006.
Sau khi điều tra, cảnh sát còn phát hiện phương thức và thiết bị mà những kẻ đánh bom liều chết sử dụng trong vụ đánh bom hai khách sạn Marriott và Ritz-Carlton rất giống với cách mà Jemaah Islamiah vẫn sử dụng. Nhóm này thường dùng những quả bom chứa rất nhiều đinh móc tường và bu lông nhọn.
Vụ nổ quá mạnh đã khiến cho thi thể các nạn nhân rất khó nhận dạng. Tuy nhiên, hiện cảnh sát Indonesia đang cố gắng khôi phục khuôn mặt một trong hai kẻ đánh bom liều chết để cho các nhận chứng nhận dạng xem hắn có phải là người đã thuê phòng 1808 của khách sạn Marriott vào hôm thứ Tư (15/7) hay không. Căn phòng này được cho là đầu não kiểm soát vụ tấn công, và cũng chính tại nơi này, cảnh sát đã phát hiện quả bom thứ ba chưa phát nổ và rất nhiều thiết bị nổ khác.
Các quan chức Indonesia cho biết, nhóm phiến quân gây ra các vụ tấn công nhằm làm rối loạn tình hình chính trị Indonesia tại thời điểm đất nước vừa tiến hành bầu cử và sắp có một chính phủ ổn định. Vụ nổ cũng kết thúc 4 năm yên ắng tại đất nước có số dân Hồi giáo đông nhất thế giới này.
