Abdel Malik Petitjean, 19 ans, n'avait pas fait l'objet de condamnations et la justice ne disposait pas de ses empreintes ni de son ADN, ce qui a retardé son identification. Le jeune homme était toutefois «fiché S» depuis le 29 juin pour avoir tenté de rejoindre la Syrie via la Turquie, selon une source proche de l'enquête. Des prélèvements ADN effectués sur sa mère ont permis son identification. Trois personnes dans l'entourage familial d'Abdel Malik Petitjean auraient été placées en garde à vue.
Le premier tueur, Adel Kermiche avait été rapidement identifié. Porteur d'un bracelet électronique, il avait tenté à deux reprises de se rendre en Syrie pour rejoindre l'Etat islamique.
Une vidéo des deux djihadistes prêtant allégeance à l'Etat islamique a été diffusée par Amaq, l'agence de presse de Daesh. On peut y voir les deux jeunes hommes, l'un parlant en arabe et l'autre tenant un carton où est imprimé le drapeau de l'organisation terroriste.