Реакция МЧС России была почти мгновенной. В 14.27 к месту катастрофы вылетел поисковый самолет Ан-24 Министерства обороны России, а также вертолет Ми-8 Сочинского ПСО. Одновременно к месту трагедии из Туапсе и Новороссийска вышли два спасательных судна-буксира «Меркурий» и «Капитан Буклиничев», а спустя несколько минут из порта Геленджик отправился специально оборудованный корабль «Спасатель Прокопчик». Но, к сожалению, в этом случае скорость и слаженность действий работников МЧС уже не могла ничего изменить… К исходу дня спасатели подняли из воды и доставили на берег 16 тел погибших. Всего же на борту разбившегося лайнера находились 78 человек, среди них 11 членов экипажа и 67 пассажиров (51 израильтянин и 16 россиян, в том числе 2 младенца и 5 детей в возрасте до 14 лет). Насколько известно, два пассажира не сели в самолет в тель-авивском аэропорту Бен-Гурион по невыясненным причинам. Поисковикам также удалось выловить и поднять большой фрагмент пилотской кабины и многие личные вещи пассажиров – сумки, документы, в том числе письма, которые было решено отправить адресатам…
Уже по прошествии нескольких часов после катастрофы была сформирована специальная комиссия по расследованию обстоятельств катастрофы Ту-154. Возглавил комиссию секретарь Совета безопасности России Владимир Рушайло. К утру 5 октября комиссия сделала первые выводы: причиной катастрофы Ту-154 стали взрывы на борту авиалайнера. Фактически сразу же была исключена версия о каких-либо неполадках в работе систем самолета. Причиной тому стали сведения, полученные из диспетчерской службы Ростова-на-Дону: за 5 минут до катастрофы пилот Ту-154 выходил на связь и ни о каких неполадках не докладывал. Основной версией расследования стала возможность теракта на борту Ту-154. Падкие на сенсации журналисты тут же распространили слухи о причастности к катастрофе экстремистской организации «Аль-Каида». «Желтые» и даже некоторые центральные газеты пестрели заголовками вроде «Возвращение 11 сентября», «Авиатерроризм экспортирован в Россию» и т. п. Публикации под этими истерическими заголовками носили не менее истеричный характер. Казалось, почуявшие вкус крови акулы пера окончательно обезумели: «…Россия должна быть благодарна террористам, взорвавшим Ту-154 над Черным морем, за то, что они не довели его до ближайшей высотки или до резиденции президента России в Бочаровом Ручье в Сочи…» – пишет «Независимая газета». В течение следующих суток, основываясь на сведениях из «достоверных» источников, журналисты выдвигают еще несколько версий произошедшего. Самолет был сбит: НЛО, турецкими истребителями F-16 и… украинской ракетой ПВО (4 октября в 300 км от места катастрофы проходили учения войск противовоздушной обороны Украины). Все три версии считались одинаково «вероятными», и в тот же день на каждую из них вышло опровержение (порой в тех же изданиях). Однако ситуация постепенно прояснялась, и то, во что так не хотелось верить, все больше и больше стало походить на правду: самолет Ту-154 поражен, по всей видимости, украинской зенитной ракетой.
К вечеру 9 октября были обнародованы данные по исследованию найденных частей корпуса и тел погибших пассажиров. Члены комиссии по расследованию причин катастрофы, хотя прямо и не заявили о том, что российский самолет был сбит украинскими ПВО, однако довольно ясно дали понять, кто является виновником этой трагедии. По их словам, среди обломков лайнера были обнаружены «предметы, не относящиеся к конструкции самолета», – деформированные металлические шарики, по внешнему виду «напоминающие составные части боевой ракеты С-200», запущенной украинской стороной на учениях в Крыму. На то, что российский самолет был сбит зенитной ракетой, указывал и тот факт, что за несколько секунд до взрыва сотрудники радиолокационной станции, расположенной в Геленджике, зафиксировали около Ту-154 летящий объект, не оснащенный бортовым ответчиком (прибор, обязательный для любого пилотируемого аппарата).