比利時警方藉由監視錄影器畫面公布疑犯照片，鎖定了3名疑犯，畫面顯示他們在機場推着行李車一同行走。調查人員估計穿着黑衣的兩人引爆身上炸彈當場死亡，兩人左手都戴着手套，估計是用作隱藏引爆裝置。至於穿淺色衣服、頭戴黑帽的男子，相信他在機場放置炸彈後逃脫，炸彈並沒有爆炸，歐洲多國正全力緝捕他。比利時官員透露，疑犯將大量炸藥藏在行李內引爆，令不少人都是腿部受重傷。
另外，曾接載3名疑犯的的士司機與當局聯絡，並提供3人的上車地點。警方隨即到布魯塞爾北部斯哈爾貝克區大規模搜捕，在一棟住宅檢獲一枚混入釘子的炸彈、化學品及「伊斯蘭國」旗幟。
