本案发生之初，当局曾将矛头指向西班牙境内的分离主义运动组织“巴斯克祖国自由军”（ＥＴＡ）。不过新证据显示，也极可能是回教激进分子所为，甚至是两年半前策画及执行“九一一”美国纽约及华府恐怖攻击的“基地”全球恐怖组织。
伦敦一家阿拉伯文报纸《阿拉伯圣城报》表示，该报接获自称“马斯里旅”的团体所传来一封长五页的电子信函，声称此案乃该团体以“基地”组织名义所犯。马斯里旅是为纪念基地恐怖组织被格杀的领导人马斯里而成立的，信函并扬言，该团体旗下一支敢死队已渗入西班牙境内。
事实上，西班牙一些媒体及官员已将这次事件称为“我国版的九一一”。巧合的是，美西两国所遭攻击时间上正好相隔九百一十一天。
西班牙政府在去年伊拉克战争当中曾大力支持美国，可能因而触怒回教激进分子。同时，“基地”组织不少分子曾在西班牙境内落网，而当局也认为他们许多根本是以西班牙为活动据点。另外，警方也在马德里以东廿五公里的阿卡拉镇查获一辆在三个月前失窃，但可能与案情有关的箱型车。警方在车上查获七具引爆器，并在前座发现一卷内容为以阿拉伯语念可兰经的录音带。
美国一位资深情报界人士表示，西班牙当局最初判断此案是ＥＴＡ所犯，可能是错误结论，而美国中央情报局也正搜寻此案与“基地”的关联。美方官员指出，这次爆炸案无论在引爆精准度及协同性方面，已远超出ＥＴＡ以往所展现能耐。
爆炸案罹难者人数已增至一百九十八人，伤者更高达一千四百人。总理艾兹纳今天召开记者会表示，死者当中除了本国民众外，还有其它十个国籍的人士，许多是来自拉丁美洲。伤者当中，目前还有四百零八人住院治疗，其中三十八人情况危急。
英国《泰晤士报》报导，放置在这四列早上交通尖峰时间火车上的十三枚背包炸弹，是用手机信号引爆，其中十枚是从上午七点三十九分第一次爆炸开始，于短短十五分钟内相继爆炸。其余三枚则未爆。
十起爆炸当中，又以发生在驶入波佐车站一列双层列车的两起爆炸最为严重，共造成七十人死亡。次严重的两起爆炸发生在一列驶入马德里地铁及火车交通枢纽阿托卡站的列车，造成至少三十人死亡。
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