بر اثر این انفجار رئیس جمهور، نخست وزیر و رئیس شهربانی جمهوری اسلامی به شهادت رسیدند و عده‌ای زخمی شدند.امام خمینی (ره) درواکنش به این حادثه در پیامی فرمودند: «منطق ملت ما، منطق مؤمنین، منطق قرآن است: إِنا لله وَ إِنّا إِلَیْهِ راجِعُونَ. با این منطق، هیچ قدرتی نمی‌تواند مقابله کند. جمعیتی که- ملتی که- خود را از خدا می‌دانند و همه چیز خود را از خدا می‌دانند و رفتن از اینجا را به سوی محبوب خود، مطلوب خود می‌دانند با این ملت نمی‌توانند مقابله کنند. آن که شهادت را در آغوش، همچون عزیزی می‌پذیرد، آن کوردلان نمی‌توانند مقابله کنند. اینها یک اشتباه دارند و آن اینکه شناخت از اسلام و شناخت از ایمان و شناخت از ملت اسلامی ما ندارند. آنها گمان می‌کنند که با ترور شخصیت‌ها، ترور اشخاص، می‌توانند با این ملت مقابله کنند؛ و ندیدند و کور بودند که ببینند که در هر موقعی که ما شهید دادیم ملت ما منسجم‌تر شد.ملتی که قیام کرده است. در مقابل همه قدرت‌های عالم، ملتی که برای اسلام قیام کرده است، برای خدا قیام کرده است، برای پیشرفت احکام قرآن قیام کرده است، این ملت را با ترور نمی‌شود عقب راند. آنها گمان می‌کنند که افکار مؤمنین و ملت به پا خاسته ما همچون افکار غرب‌زده‌ها و غرب است که جز به دنیا فکری نمی‌کنند و جز متاع دنیا را نمی‌بینند، آنها هم آن‌طورند.ملتی که از اول، از صدر اسلام و پیشوایان آن جان خودشان را فدا کردند برای هدف خودشان، که آن خدا و اسلام است، به این مسائل و به این امور از بین نخواهند رفت و سستی نخواهند داشت. ملت ما، ملت عزیز ما در تاریخ خوانده است که علی بن ابی طالب(ع) با دست یکی از همین منافقین، با دست یکی از همین اشخاصی که به صورت اسلام، [اما] از اسلام جدا بودند، «۱» فرق مبارکش شکافت. ملت ما چون علی(ع) را فدا کرده است برای اسلام، فدا کردن امثال این شهدا برای ملت ما یک مسأله مهم نیست، گرچه خود واقعه و خود این افرادی که شهید شده‌اند در نظر همه ما عزیز و ارجمندند؛ و آقای رجایی و آقای باهنر هر دو شهیدی که با هم در جبهه‌های نبرد با قدرت‌های فاسد هم جنگ و همرزم بودند. و مرحوم شهید رجایی به من گفتند که من بیست سال است که با آقای باهنر همراه بوده‌ام و خداوند خواست که با هم از دنیا هجرت کنند و به سوی او هجرت کنند. کسی که هجرت را به سوی خدا می‌داند و شهادت را فوز عظیم می‌داند و شهدایی که در صدر اسلام و از صدر، اسلام تا کنون داده است عالی‌تر و بالاتر از تمام افرادی هستند که در این قرن موجودند. مثل علی‌بن‌ابی‌طالب- سلام الله علیه- و حسن بن علی- سلام الله علیه- و حسین بن علی و اصحاب او(س) و سایر ائمه ما(ع) آنها همه عمر خودشان را صرف کردند تا اسلام را حفظ کنند و ما هم تمام عمرمان را باید صرف کنیم تا اسلام را که به دست ما سپرده [شده] است، حفظ کنیم.من در عین حال که شهادت این دو بزرگوار برای من بسیار مشکل است، در عین حال، می‌دانم که آنها به رفیق اعلی متصل شده‌اند و برای آنها آرامش هست و این طور گرفتاری‌هایی که الان برای ما هست، دیگر برای آنها نیست و آنها رسیدند به مطلوب خودشان و از این جهت، به آنها و به خانواده‌های آنها و ملت اسلامی تبریک عرض می‌کنم که چنین شهدایی تقدیم می‌کنند. در عین حالی که مصائب اینها مشکل است برای ما، لیکن کشور ما و ملت ما با تمام قدرت ایستاده‌اند تا همچو شهدایی تقدیم کنند و هیچ راه عقب نشینی ندارند و فکر نمی‌کنند به سستی. آن کوردلانی که گمان کرده‌اند که جمهوری اسلامی با نبود چند نفر از بین خواهد رفت و سقوط خواهد کرد، آنها افکارشان، افکار اسلامی نیست و از اسلام خبری ندارند و از ایمان اطلاعی ندارند و افکارشان، افکار مادی [است] و برای دنیا کار می‌کنند و به هوای دنیا هستند.»اجساد شهدای این انفجار به حدی سوخته بود که به هیچ عنوان قابل شناسایی نبودند و از سوی دیگر، در میان زخمیان این حادثه، اثری از رجایی و باهنر به چشم نمی‌خورد.مسئولان حدس می‌زدند که از سه جسد یافت شده مربوط رجایی و با هنر باشد. در ساعات پایانی همان روز، اجساد از روی راهنمایی‌های نزدیکان و از روی علائم موجود روی دندان‌ها مورد شناسایی قرار گرفتند.دوشنبه، ۹ شهریورماه تعطیل اعلام شد و تا پایان هفته عزا عمومی اعلام شد. ساعت ۱۰ صبح همین روز، تشییع جنازه شهدا حادثه با بیش از یک میلیون جمعیت برگزار شد.چند روز پس از حادثه ششم شهریور، آیت الله ربانی املشی، دادستان کل کشور، در یک پیام تلویزیونی عامل این انفجار را مسعود کشمیری، دبیر شورای امنیت معرفی کرد. بعدها آشکار شد که کشمیری در اوایل انقلاب از هواداران جنبش ملی مجاهدین خلق بوده است.در آغاز چنین تصور شد که مسعود کشمیری که آن زمان دبیر شورای عالی امنیت ملی بود نیز در این انفجار کشته شده و قطعاتی از اجساد دیگران به عنوان بازمانده جسد وی دفن شد ولی پس از مدتی معلوم شد که وی از مرتبطان با سازمان مجاهدین و عامل اصلی انفجار بوده و به خارج از ایران گریخته‌ است.در جریان تحقیقات در مورد این انفجار، برخی مقامات امنیتی به ظن سهل‌انگاری یا خیانت، در این ارتباط دستگیر و زندانی شدند که احکام آن‌ها با فرمان حضرت امام خمینی (ره) لغو شد.بر اساس سندی که در سال ۸۸ توسط روزنامه ایران منتشر شد، در این رابطه ۶۰ نفر از مقامات طراز اول اجرایی کشور در نامه‌ای به امام (ره) از دستگیرشدگان شفاعت کردند و بر درستکاری آن‌ها گواهی دادند.مسعود کشمیری پس از ورود به دولت، ابتدا به معاونت سیاسی-اجتماعی وزیر مشاور در امور اجرایی رسید و پس از آنکه به عنوان یک عنصر حزب‌اللهی و مدیر شناخته شد، توسط دفتر اطلاعات و تحقیقات ارتقا یافت و دبیری اجلاس شورای امنیت کشور را به دست آورد و با استفاده از همین سمت بود که توانست فاجعه ۸ شهریور را به وجود آورد.یکی از کسانی که مدتی با کشمیری همکار بوده می‌گوید که وی به شدت متظاهر به آداب و اخلاق اسلامی بود و بسیاری اوقات هم وانمود می‌کرد که روزه است. کشمیری به یکی از همکاران خود گفته بود که چرا می‌گویی جمعه‌ها به کوه می‌روی، باید بگویی به نماز جمعه می‌روم. گاهی اوقات در جیب خود دو عدد خودکار می‌گذاشت و تظاهر می‌کرد که یکی از آنها شخصی و دیگری اداری است و نمی‌خواهد برای امور شخصی و از اموال بیت‌المال استفاده کند.در بیانیه رسمی وزارت امور خارجه آمریکا در مورد سازمان منافقین که در سال ۱۳۷۳ صادر شد، صراحتاً به دست داشتن سازمان در انفجار ۸ شهریورماه در ساختمان نخست وزیری اشاره شده است.