Przebieg zamachu thumb|220px|left|Tu-154, który uległ katastrofie (nr rej. RA-85556). Zdjęcie wykonano na lotnisku Domodiedowo w Moskwie dwa miesiące przed katastrofą. Do Moskwy o godzinie 19:45 przyleciały ze stolicy Dagestanu Machaczkały dwie Czeczenki w asyście dwóch innych Czeczenów. Do samolotów samobójczynie weszły, posługując się biletami kupionymi na czarnym rynku. Początkowo myślano, że rozbije się jeden samolot – miał być nim Tu-134A-3, ale pracownicy wieży kontrolnej podali, iż stracili kontakt z drugim samolotem już 3 minuty po utracie kontaktu z pierwszą maszyną. Media zaczęły podawać, że zniknięcie z radarów 2 samolotów w krótkim czasie mogło sugerować, że doszło do zamachu terrorystycznego. Zamach miały potwierdzić też rzekome informacje podawane przez pewną kobietę, która ujrzała wybuch na pokładzie maszyny.
Ładunki wybuchowe wykorzystane do ataków składały się z mieszanki heksogenu oraz nitrogliceryny i zostały zapakowane w plastikowe pudełko. Heksogen użyty był przez czeczeńskich bojowników również do budowy bomb, które eksplodowały w blokach mieszkalnych w 1999 roku.