由于图－154客机坠毁事件发生在美国遭恐怖袭击后不久，而且飞机是从以色列起飞的，机上乘客多为以色列人，因此，人们很快就联想到这可能又是一起恐怖事件。在飞机失事的当天，俄罗斯总统普京就提出，不能排除图－154客机曾遭恐怖袭击的可能性。另据俄罗斯国家协调拯救中心副指挥员布尔科夫10月6日表示，被派往黑海出事地点搜寻坠毁客机残骸的人员向他报告说，在被打捞上岸的失事飞机驾驶舱的舱壁上发现了3个像弹孔一样的圆形小洞。
土耳其的F－16战斗机也成了被怀疑对象。来自顿河－罗斯托夫地区航空管理中心的消息说，图－154客机失事时曾有两个不明物体与之接近。据俄媒体报道，这两个物体不像是导弹，却像是土耳其的F－16战斗机。报道说，飞机在空中失事时正临近土耳其海岸上空，而在“9·11事件”发生后，土耳其的所有军事力量，包括防空部队均处在最高战备状态，其军方也已下达命令，可以向偏离航线的飞机发动攻击。
第三种说法是，乌克兰军方在演习中发射的一枚S－200防空导弹（西方国家称之为SA－5型导弹）是图－154客机坠毁的“罪魁祸首”。美国《华盛顿邮报》援引美国国防部官员的话说，乌克兰军方在俄客机失事当天正在离事发地不远处的克里米亚半岛进行军事演习，而装备有红外线传感器的美国侦察卫星发现，在那架图－154客机凌空爆炸前不久，乌克兰军队刚刚发射了一枚S－200导弹，该导弹偏离了预定弹道，误将打击目标锁定为飞经黑海上空的俄罗斯客机。
美国方面的说法当即遭到乌克兰官方的坚决否认。乌外交部发表通报说，根据国防部提供的初步材料，指责乌防空部队演习同俄客机空难事件有关的说法没有任何根据。乌国防部长库兹穆克也对记者发表谈话说，乌克兰在克里米亚进行的军事演习实施了多级控制，而且有俄监控部门参加。所有监控点都可以证明，演习中发射的23枚导弹全部处于“控制之下”。他在国会作证时进一步表示，S－200导弹在图－154客机有可能飞经其弹道前10分钟即发射升空，在俄客机从雷达屏幕上消失前两分钟就落入黑海中，而且俄客机失事空域与发射地点的距离大约是270公里，也超出了导弹的射程。