案件追踪
蓝色的Babygro和雨伞
英国鉴证专家确认在洛克比发现的蓝色Babygro(婴儿连身套装品牌)碎片含有炸药，显示它被装在放了炸弹的手提箱内。
部分蓝色Babygro的标签残存下来。苏格兰探员根据标签追溯至一批送住马耳他斯利玛(Sliema)一家服装店“玛丽屋”(Mary's House)的Babygro。
1989年8月，苏格兰探员飞往斯利玛会见服装店的老板东尼·高斯(Tony Gauci)。高斯忆述，在炸弹袭击前两星期，他向一名貌似利比亚人、操利比亚口音的男子卖出那套Babygro。
高斯清楚记得那宗买卖，因为那名顾客看来不大在乎他在买什么。他买了一件高斯老早就想甩掉的旧粗外套，还有其他不同款式、大小的物品。
高斯还记得，在那顾客临离开服装店时，外面开始下起雨来。他开玩笑地问他那位利比亚顾客要不要还买把雨伞。结果他买了。
直觉驱使下，探员向高斯买了把雨伞，跟那名利比亚顾客所买的一模一样。他们将雨伞带回洛克比、与坠机地点找到的雨伞作比较。结果他们找到一把雨伞，跟高斯卖给他们那把一模一样。
那把雨伞被火速送到英格兰的政府鉴证实验室RARDE作检验。雨伞的纤维上含有那蓝色Babygro的痕迹，显示它们都曾经在那放有炸弹的手提箱内。
东尼·高斯似乎将衣物卖了给那洛克比炸弹袭击者，或者是一个亲近他的人。对苏格兰当局来说，那是第一个突破。他们有了目击者。
法庭审讯
利比亚阿拉伯航空公司的前保安主管阿卜杜拉·巴塞特·阿里·迈格拉希(Abdelbaset Ali Mohmed Al Megrahi)和他的助手阿明·哈里法·费希迈(Al Amin Khalifa Fhimah)于1991年为那次袭击而被指控。费希迈于1988年12月21日在马耳他的机场工作，而那时迈格拉希探望他，并涉嫌使用假护照进入该国。
1998年，当数个阿拉伯及非洲国家开始无视联合国因空难而对利比亚实施的经济制裁，利比亚政府作出让步，同意在中立国进行审讯;经卡扎菲同意，在1999年4月5日将嫌犯移交苏格兰。
中立地点位于荷兰，在前美国空军基地宰斯特营(Camp Zeist)成立苏格兰法庭。根据英荷两国签订的协议，审讯期间苏格兰拥有该处地方的主权，在苏格兰法律下管治。在各方同意下，1998年8月，联合国制裁暂停(但非解除)。
法庭设有一间审判室、一间监狱和为传媒、死难者家属而设的办公室。审讯其间，基地由苏格兰警察和狱警把守。
审讯在2000年5月3日开始，共有三位法官：萨瑟兰(Sutherland)、麦克林(McLean)和高斯菲尔(Coulsfield)爵士，没有陪审团——这是利比亚方面的条件。
法庭于2001年1月31日达成裁决。迈格拉希罪名成立，被判终生监禁，建议最少服刑二十年。法庭没有解释为何在炸弹袭击当日迈格拉希身在马耳他、或他何以使用假名往来不同地方，但他没有采取自辩，故很多人认为他的利益受损。
费希迈被判罪名不成立，并在翌日回到利比亚的家。2002年3月14日迈格拉希的上诉被驳回。他被移送到位于苏格兰格拉斯哥的巴连尼监狱(Barlinnie Prison)。那里他住在一个特别兴建的公寓式囚室，内有数个房间，狱方供他阿拉伯食品。他说自己是误判受害者，他的支持者视他为第271个洛克比受害人。
宰斯特营已回归荷兰政府。
幕后真凶
1989年1月中旬，西方有些报纸报道说，泛美103次航班的失事，很可能是以色列的“摩萨德”制造的一起惨案。叙利亚国防部长塔拉斯将军在1月21日接受科威特《火炬报》记者访问时支持这一说法称：“以色列‘摩萨德’的一名特工将一个藏有炸药的袋子交给一位美军，让他带上飞机，并给他30万美元作为报酬。这位特工说，袋子里是价值50万美元的钻石，需要偷运入美国。”据一些人士分析，以色列炸毁泛美103班机的目的可能是为了嫁祸于巴勒斯坦解放组织，破坏美国和巴解的对话，离间美国和巴解的关系。然而以色列却断然否认此事，并指责叙利亚国防部长的指控是荒谬的。不仅如此，以色列的“摩萨德”反而通过一些渠道散布消息说，在以伊拉克为活动基地的一个巴勒斯坦游击队组织中，有一位出身工程师的领导人。多年来此人一直在研制精巧的起爆器和塑料炸药。言下之意是说泛美103班机的爆炸失事与这个组织有关。有关塑料爆炸物的来源问题，线索纷繁复杂，互相矛盾，所以根本搞不清楚。
1989年12月29日，美国悬赏50万美元，捉拿造成洛克比镇空难的凶手。据说美、英、联邦德国的情报机关和保安机关使用了包括卫星在内的多项高技术，对恐怖分子及他们的组织经济活动的场所用微波进行了千万次窃听，然后进行计算机的分析处理。
1991年11月14日美英两国宣布了洛克比空难的调查结果：空难是由两名利比亚人制造的。他们是前利比亚航空公司驻马耳他办事处主任拉明·哈利法·弗希迈和利比亚特工阿卜杜勒·巴塞特·阿里·迈格拉希。他们将藏有炸弹的行李从马耳他送上103次航班，准备于爱尔兰海上空爆炸。这样，爆炸产生的碎片将沉入汹涌的爱尔兰海。美英两国政府要求利比亚政府把这两名利比亚人交给美英审讯。次日，法国总统密特朗也公布了1989年法国航空公司772次航班爆炸事件的调查报告。密特朗宣布，有4名利比亚人涉嫌此案，并向利比亚提出了引渡要求。11月27日，美、英、法发表联合声明，要求利比亚在三国调查飞机爆炸事件时与三国司法部门合作。但是卡扎菲对西方三大国的指控并不在乎。他的理由很简单：利比亚政府与洛克比空难没有关系。
美国把此事提交联合国安理会。1992年，安理会以利比亚拒不交出洛克比空难事件两名嫌疑犯为由，对利比亚实行全面制裁。1998年，美英和利比亚都同意把荷兰作为“中立的第三国”，在荷兰海牙设立法庭审讯洛克比空难的两名利比亚籍嫌疑犯。阿拉伯联盟和非洲统一组织要求在保证安全的前提下对这两名嫌疑人进行公开审判，并要求取消对利比亚的制裁。1999年4月5日，两名利比亚籍嫌疑犯被押至荷兰，联合国宣布从即日起停止对利比亚的制裁。
动机猜测
PA103的袭击有两个明显动机。第一个动机是美国在1986年4月15号轰炸的黎波里(Tripoli)和班加西(Benghazi)，令卡扎菲夫妇收养的一名小女孩丧生。第二个动机是1988年7月3日美国巡洋舰温森斯号(USS Vincennes)在波斯湾击落伊朗航空655班机,该航班满载的290名乘客，其中包括63名儿童全部罹难;战舰误将客机当作来袭战机对其发射了两枚地对空导弹。
我们可能无法得知到底哪件事导致炸弹袭击。可能两者皆是，由利比亚及伊朗雇用的人员合作、又或者在德国人包围PFLP-GC在法兰克福附近的成员时，一个组织将工作交予另一组织。
一些曾参与调查的中央情报局人员对记者说，他们相信PFLP-GC在伊朗的吩咐下策划袭击;因为PFLP-GC成员一旦被德国人拘捕即无法完成任务，他们在1988年10月后把袭击计划转移给利比亚情报机构。其他调查人员相信无论谁资助炸弹袭击，他也安排了两个同时进行、性质相同的任务，以肯定最少其中一个会成功。
很多留意洛克比空难事件发展的人发觉美国只是在萨达姆·侯赛因于1990年8月入侵科威特后才转而指责利比亚。美国需要叙利亚支持1991年的波斯湾战争，所以理论上，美国不想指责一个以叙利亚为基地的巴勒斯坦恐怖组织。由于这个缘故，卡扎菲被指当了替罪羊。
这个理论幼稚在以下两方面。第一，虽然美国是在1990年8月后才首次为炸弹袭击而公开指责利比亚，知情者知道早在1989年10月调查焦点已在利比亚。第二，即使以大马士革为基地的巴勒斯坦反抗派恐怖组织要为袭击负责，那不一定会损害到叙利亚。PFLP-GC与其他巴勒斯坦反抗派组织只不过将总部及新闻发报处设在那儿。没有证据或暗示指叙利亚政府会为回应美国对利比亚或伊朗的攻击而赞成对美国发动攻击。