圣战组织也公开声称，要对美国进行报复，因为美国协助阿尔巴尼亚将4名伊斯兰教徒引渡到了埃及。美国研究恐怖主义的专家认为：从爆炸事件的组织和协调水平之高来看，此事不是业余者所为，也不是这两个国家的当地组织所能干得了的，做案者是个老手。“这就把矛头指向了中东地区，那里老手有的是。”
在美国联邦调查局的电脑资料库里，被列入恐怖分子名单的有20万人，恐怖组织有3000个。美国中央情报局根据调查得到的情报，已将中东巨富奥萨马·本·拉登和他的“国际私人恐怖组织”列为这两起美国使馆爆炸案的主要嫌疑犯，并在世界范围内展开了一场规模空前的大追捕。特工人员说，有情报表明，奥萨马·本·拉登的同伙与美国使馆爆炸案有关。
8月10日，美国众议院情报委员会主席、前中央情报局官员波特·高斯说：“我相信很快会取得突破性进展。如果我们发现有中东地区的恐怖组织牵涉到这两起爆炸事件中，那将一点也不会感到奇怪。”
据内罗毕美国使馆爆炸案的一位目击者、美国驻肯尼亚使馆的警卫证实，他在爆炸现场看见过美国联邦调查局提供的一幅照片上的人。照片上的人正是奥萨马·本·拉登的一名特工，当时此人坐在卡车里，手里拿着炸弹。一位不愿透露姓名的美国官员说，这名嫌疑犯是“奥萨马·本·拉登圈子里地位比较低的一名成员”，这是与本·拉登有关的第一个证据。
8月14日，美国联邦调查局的特工人员在肯尼亚爆炸现场的瓦砾中发现了一辆三菱轻型卡车的一个重要部件和炸药引爆雷管，以及炸弹所有的硝酸胺和燃油物质。他们认为，这正是歹徒在美国驻内罗毕使馆引爆炸弹时使用的那辆卡车上的部件。当时由于炸弹爆炸时的强大冲力，重45千克的卡车驱动轴被推到了一公里以外。驱动轴上有能帮助认定卡车情况的连续号码，这是侦破爆炸案的一个重要的线索。收集到的这些证据立即被运回美国，由美国联邦调查局的化验室进行化验。
就在同一天，又从巴基斯坦传来消息，巴基斯坦外交部和另一位政府官员证实，制造东非250多人丧生的美国使馆爆炸案的嫌疑犯已经在巴基斯坦被逮捕。巴基斯坦外交部发言人说，8月7日晚些时候，巴基斯坦情报部门在卡拉奇机场逮捕了一名刚刚从肯尼亚首都内罗毕飞抵巴基斯坦的男子。这名男子持有也门护照，上面所描述的相貌与真人相差很远。护照上形容其“满脸胡须，体形健硕”，但护照的持有者却是面庞刮得干干净净的瘦小男子。
经审问，这名男子名叫穆罕默德·萨迪克·欧登，现年31岁。他最终承认自己协助设计制造了炸毁美国驻肯尼亚和坦桑尼亚大使馆的汽车炸弹。欧登供认说，他是一个由7人组成的伊斯兰激进团体的成员。其他参与这两起爆炸案的人都已经秘密飞抵巴基斯坦并安全越过边境潜入阿富汗，他本人原计划也是逃往阿富汗，他们原计划在那里与本·拉登会合。
他还供认说，这次的美国使馆爆炸案经过了多年的策划，仅他本人就在肯尼亚潜伏了3年，他们的活动经费由本·拉登供给。
在非洲两起大爆炸案发生之前，他们接到严厉的密令：互相协助，尽快从肯尼亚撤离，到卡拉奇静候消息。他还承认，他曾在菲律宾和约旦多次执行本·拉登的指令。
目前，美国联邦调查局的情报人员正密切注视着本·拉登的行踪。有情报称，8月7日爆炸案发生后，本·拉登在阿富汗的恐怖组织隐藏在深山老林里的训练营地立即疏散一空。对此，美国反恐怖专家卡茨曼称，目前认定本·拉登是此次美国驻东非两国使馆爆炸案的真凶仍为时过早，因为本·拉登本人迄今没有发表声明对这一案件负责；同时也不符合他的“将美国人驱逐出伊斯兰土地”的宗旨，因为爆炸并不是发生在的伊斯兰国家。加之还没有关于本·拉登是此次爆炸案件的真凶的直接证据，因此无法对其采取任何行动。
另一方面，美国方面却紧锣密鼓。8月17日及此后的几天内，美国驻巴基斯坦外交人员家属和非紧急外交人员约70人，以及在巴的美国公民约6700人奉命紧急撤离巴基斯坦，设在伊斯兰堡、卡拉奇和拉合尔的3个“美国中心”都已经关闭。
显而易见，美国人此番大举撤离巴基斯坦，意味着美国是在为对本·拉登动武作准备。
因为，美国对本·拉登下手后，在巴基斯坦的美国机构和美国公民无疑将成为本·拉登及其同伙采取报复行动的最近目标。巴基斯坦国内形势骤然紧张。8月18日，美国国务卿奥尔布赖特要求阿富汗塔利班当局引渡本·拉登，并以此作为对其承认的条件。塔利班最高领导人乌马尔曾拒绝过有关本·拉登卷入美国使馆爆炸案的指控，他要美国拿出证据来。阿富汗和苏丹境内传来了飞机的轰鸣声和炸弹的爆炸声。美国总统克林顿发布命令，美国空军和海军舰队向阿富汗和苏丹的两个涉嫌与恐怖主义活动有关联的目标发射了70余枚导弹，空袭引起了大火，并有人员伤亡。克林顿声言，此次行动是对制造美国使馆爆炸案的恐怖活动的回击。
在驻肯尼亚和坦桑尼亚大使馆爆炸现场，数百名美国特工人员仍在加紧搜寻调查；肯尼亚和坦桑尼亚两国共拘留了19人，其中有的已被释放，但仍扣押着7人。
调查工作进展十分缓慢，因为几乎所有可能提供可靠消息的目击证人都已在爆炸中丧生。调查人员唯一能确定的就是，那些靠近大使馆的证人在五层高的乌富迪大厦倾蹋后被埋在钢筋水泥之下。
在内罗毕，调查人员知道的仅仅是爆炸发生在大使馆的后门。一位大使馆高级官员告诉记者，爆炸中被炸毁的卡车首先开进了大使馆的大门。在那里，大使馆的肯尼亚门卫要求它从大使馆的后门进去。载有炸弹的卡车在通过了通向大使馆地下车库的一道人工管理的大门后，离大使馆的围墙只有几米远。接着，爆炸就发生了。据大使馆官员说，至少一名肯尼亚门卫被恐怖分子投掷的手榴弹炸死。另有证人说在爆炸后听到了枪声。
但关于爆炸的描述相互矛盾。有的目击者说，在爆炸前听到了如闷雷般的小爆炸声；而另有人说，在爆炸前听到了枪声。
炸弹的威力将大使馆的窗户炸出十个街区之外。一些炸弹专家说，炸弹的威力相当于500多磅的tnt。由于良好的防弹设施，大使馆的建筑受到的损害远比附近的建筑小。这个建筑曾经是以色列的大使馆，当时是一家以色列公司根据严格的安全标准建造的。
调查人员希望能从炸弹炸出缺口的大小和形状：卡车的类型和现场留下的化学品痕迹中推断出炸弹的类型，这个推断是找出制造、运送和引爆炸弹的人的第一步。
调查很快取得了一定进展。特工们在瓦砾中找到了那两辆爆炸用车的部分残骸，找到了引爆雷管，发现了炸弹所用的硝酸胺和燃油物质，警方在内罗毕爆炸现场发现硝酸铵和汽油的痕迹。这是化学肥料的基本成分，也是自制炸药的基本成分。
据分析，在1995年美国俄克拉荷马城大爆炸案中，凶手使用的炸弹就是用类似原料制成的。当时，这枚由硝酸铵和汽油制成的炸弹炸死了168名俄克拉荷马城市民。
据全美广播公司和有线电视新闻网现场记者报道，导致内罗毕美国大使馆爆炸的炸弹显然是自制的，但联邦调查局未就炸弹性质发表任何评论。
据联邦调查局调查专案组介绍，最重要的是首先确定炸弹的性质。以色列安全分析家解释了确定炸弹性质的重要性：如果炸弹是由易于取得的材料做成，如肥料，那么说明炸弹是在当地组装的。如果发现更为复杂的材料如rdx或semex，那么这次行动则有更严密的组织。因为，这种塑胶炸药不易获得，只有那些财力雄厚、有组织的恐怖分子才能搞到手。
rdx是一种标准的炸药成分，常被政府和私人工厂用于制造炸药。semex是一种塑料炸药。这种炸药在80年代臭名昭著，它是当时国际恐怖主义分子最喜欢使用的一种炸药。如果发现这次爆炸也使用了这两种材料的话，说明这次行动牵涉到一个国家，或至少是一个组织严密的国际团体。
炸弹的破坏性要求大量的自制炸药。然而，具有同样破坏性的标准炸药也可能从邻国如苏丹、埃塞俄比亚或索马里走私入境。
有线电视新闻网引用联邦调查局官员托马斯·皮卡得的话说，调查还将持续4周，他们将搜集证据，与证人谈话并拍下所有可能的线索。200多名美国特工人员已到达爆炸现场协助调查，其中包括联邦调查局特工、试验室检查员、技术人员、摄影师和翻译。
从两个使馆爆炸现场收集的证据被运回美国，由联邦调查局的化验室进行验证。
当内罗毕的调查工作已集中于救援工作上时，坦桑尼亚的爆炸现场为调查人员提洪了一些直接的证据。一架安装在大使馆屋顶上的摄像机似乎完好无损，并且正好对准爆炸发生地附近的保安室。
美国官员指出，安全摄像机摄下的内容通常不会保存下来，而只是用于实地观测，但也有可能摄像机没有在爆炸中受损而录下了爆炸的全过程。
有关人员开始时认为，达累斯萨拉姆的炸弹是藏在大使馆的一辆运水货车上的。