Tháng 2 năm 2010 một nguồn tin giấu tên trong các cơ quan thực thi pháp luật Nga tuyên bố rằng các nhà điều tra biết kẻ giết Estemirova. Tuy nhiên, kẻ giết người không bị bắt, cũng như kẻ tổ chức tội phạm không được xác định.[23][24][25].

Các nhà báo của tờ Novaya Gazeta cùng với Hội bảo vệ Nhân quyền Memorial và Liên đoàn quốc tế Nhân quyền (International Federation for Human Rights) đã làm các cuộc điều tra riêng của họ, họ cũng giám sát cuộc điều tra chính thức[26]. Theo họ, cách giải thích chính của các điều tra viên chính thức là Estemirova bị giết chết bởi tên phiến loạn Alkhazur Bashayev, thành viên của một jamaat (nhóm nhà hoạt động Hồi giáo) ở làng Shalazhy (Шалажи) của Chechnya. Ngày 15.1.2010 trong khi lục soát nhà của Alkhazur Bashayev các điều tra viên đã tìm thấy một kho dự trữ lớn các vũ khí, trong đó có khẩu súng ngắn (cầm và bắn bằng một tay) được dùng để giết Estemirova và một thẻ chứng minh cảnh sát làm giả với hình của Alkhazur Bashayev. Ngày 7.2.2010 họ tìm thấy chiếc xe VAZ-2107 bỏ lại, được xác minh là xe của Bashayev mua. Trong xe họ tìm thấy một ống giảm thanh làm bằng cùng một vật liệu như những mảnh vụn tìm thấy ở nơi giết Estemirova. Các mảnh vỡ của cây nhỏ tìm thấy ở hệ thống treo của xe là tương tự như các cây nhỏ tìm thấy ở hiện trường[26].

Theo các điều tra viên chính thức thì Bashayev đã tìm cách bôi nhọ Ramazan Kadyrov và ban lãnh đạo nước Cộng hòa Chechenya, anh ta cũng có thể lo ngại các bài báo của Estemirova trong đó bà cho rằng Bashayev đã được tuyển dụng cho nhóm phiến quân mà không có bất kỳ sự phản đối nào của các quan chức và ám chỉ rằng anh ta có thể là một điệp viên cho Kadyrovtsy[26].

Theo thông tin chính thức thì ngày 13.11.2009 Alkhazur Bashayev đã bị giết chết bởi một cuộc không kích trong một cuộc hành quân đặc biệt do Adam Delimkhanov chỉ huy[26].

Các nhà báo của tờ Novaya Gazeta và các nhà hoạt động nhân quyền không đồng ý với những kết luận của những điều tra viên và nghi ngờ có một sự che giấu rất lớn[26]:

• Việc phân tích DNA của các vật liệu tìm thấy ở nơi xảy ra tội phạm không hợp với Alkhazur Bashayev hoặc những người họ hàng thân thích của ông ta.
• Quan hệ giữa Bashayev với Kadyrovtsy là rất đáng nghi ngờ.
• Việc giết Bashayev không được chứng minh. Hoàn toàn có thể là ông ta vẫn còn sống và thông tin về cái chết của ông ta là để che giấu.
• Có thể là khẩu súng tay được đưa vào nhà của Bashayev sau khi Bashayev chết.