现场爆破专家很快发现了其他证据。箱子的商标是“新秀丽”牌，产地为美国科罗拉多州丹佛市。这种型号的箱子在1985-1988年间共生产了2300只，全部销往中东地区。联邦调查局探员还发现了一块只有手指甲大小的绿色电路板粘在一件被炸坏的衬衫上面。他们设法还原了电路板后面被刮掉的字样，顺藤摸瓜找到一家瑞士生产定时器电路板的公司。该公司表示，这批定时器电路板都运到了利比亚。随后，英国鉴证专家又根据炸药残留找到了一件被装在手提箱内的蓝色婴儿连身套装。苏格兰探员凭借部分残存的标签追溯到了马耳他的服装店“玛丽屋”。
据服装店的老板托尼·高斯回忆，在炸弹袭击前两星期，他向一名貌似利比亚人的男子卖出了那套衣服。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。他买了很多不同款式、大小的物品，还有一把伞。探员果然在残骸中找到了同一个箱子中放过的雨伞。高斯似乎将衣物卖给了洛克比炸弹袭击者，或者是一个亲近他的人。
联邦调查局把所有可疑利比亚情报人员的照片拿去给马耳他岛上的店员辨认。他们在这一堆照片之中，指认出了利比亚特工阿卜杜勒·巴塞特·阿里·迈格拉希。2001年在苏格兰法庭，他被判处无期徒刑。此次事件重挫了泛美航空的营运，该公司在空难发生的三年之后宣告破产。
历时近3年，漫长的调查结束了。1991年11月，迈格拉希和费希迈两人都被起诉，但利比亚政府拒绝将他们引渡到美国。为了迫使利比亚交出嫌疑人，联合国安理会通过多次决议，对利比亚实施了制裁。迫于国际压力和制裁，利比亚同意交出两人，但坚称必须在第三国进行审判。最后关于空难的审理在荷兰设立的苏格兰法庭上进行。
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