Σύμφωνα με όσα έγιναν γνωστά από την αστυνομία, δύο άγνωστα άτομα που επέβαιναν σε μοτοσικλέτα πέταξαν τη χειροβομβίδα περνώντας μπροστά από την πρεσβεία. Η χειροβομβίδα εξερράγη στην είσοδο, λίγα μέτρα από τη σκοπιά, με αποτέλεσμα από θραύσματα να τραυματιστεί ο αστυνομικός φρουρός, ο οποίος διακομίστηκε στο 401 Στρατιωτικό Νοσοκομείο.
Οι δράστες ανέπτυξαν ταχύτητα και εξαφανίστηκαν. Στο σημείο έσπευσαν αστυνομικές δυνάμεις που απέκλεισαν την περιοχή. Μετά την επίθεση, η οδός Βασ. Σοφίας έμεινε κλειστή και στα δύο ρεύματα, από την οδό Σέκερη μέχρι τη Λεωφόρο Αμαλίας, και η οδός Ακαδημίας από την οδό Κανάρη μέχρι τη Βασ. Σοφίας. Επιτόπου βρέθηκαν πυροτεχνουργοί του τμήματος εξουδετέρωσης εκρηκτικών μηχανισμών που συνέλεξαν στοιχεία. Όταν ολοκληρώθηκαν οι έρευνες των αστυνομικών, οι δρόμοι άνοιξαν και πλεόν η κυκλοφορία των οχημάτων γίνεται κανονικά.
Αργότερα, βρέθηκε στα Εξάρχεια (στη συμβολή των οδών Θεμιστοκλέους και Σόλωνος) μια κλεμμένη μοτοσικλέτα, η οποία εξετάζεται για να διαπιστωθεί αν ήταν αυτή στην οποία επέβαιναν οι δράστες. Γερανός της ΕΛΑΣ μετέφερε τη μηχανή στα εγκληματολογικά εργαστήρια προκειμένου να εξεταστεί ενδελεχώς.
Το σημείο της επίθεσης βρίσκεται απέναντι από τη Βουλή ενώ το χτύπημα σημειώθηκε λίγες ημέρες πριν από την επίσκεψης του απερχόμενου Αμερικανού προέδρου, Μπαράκ Ομπάμα, στην Ελλάδα, γεγονός που εγείρει ανησυχίες. Οι Αρχές αναζητούν επίσης στοιχεία στις κάμερες ασφαλείας που υπάρχουν σε κτίρια και σημεία της περιοχής, αλλά και από μαρτυρίες των αστυνομικών-σκοπών στην απέναντι είσοδο της Βουλής.
