Первый взрыв зарегистрирован в 08.45 на улице Ленина, 6. Взрывное устройство сработало в автомашине «Нива», которую пытались задержать сотрудники ДПС ГИБДД. При этом погибли два милиционера, еще два были госпитализированы. Кроме того, погибла местная жительница. Когда через 15-20 минут на место происшествия прибыли следователи и оперативные работники МВД, в толпе рядом с эпицентром первого взрыва прогремел второй. Его осуществил смертник, одетый в милицейский китель и прорвавшийся сквозь заграждение. Он вплотную приблизился к начальнику ГОВД Виталию Ведерникову, находившемуся в гуще событий, и осуществил самоподрыв.
Террористы вновь, как и несколькими днями ранее в Москве, применили тактику двойного взрыва. Взрывы произошли примерно в 300 м от зданий МВД, ФСБ республики и гимназии. Как установили взрывотехники, мощность первого взрыва составила около 200 кг в тротиловом эквиваленте. В результате взрыва в асфальте образовалась воронка диаметром пять метров и глубиной около двух метров. В зданиях, находящихся на расстоянии 150-200 метров от места происшествия, выбиты все стекла. Мощность взрывчатки на поясе, который был надет на террориста-смертника, составила полтора килограмма в тротиловом эквиваленте, устройство было начинено металлическими шариками диаметром три миллиметра.
В Кизляр выехали криминалисты центрального аппарата СКП РФ. На месте взрывов работали саперы Управления ФСБ по Дагестану и следственная группа Следственного управления по Республике Дагестан.
Следственные органы Следственного комитета при прокуратуре по Дагестану возбудили уголовное дело по статьям УК РФ "Посягательство на жизнь сотрудника правоохранительного органа", "Незаконное приобретение, хранение и ношение оружия", "Незаконное изготовление оружия и взрывных устройств", "Убийство", "Покушение на убийство двух и более лиц".