이번 사태 후 페트로 포로쉔코 우크라이나 대통령은 성명을 내고, “반군 측이 인간성에 반하는 범죄를 저질렀다”고 질타하면서, 자신의 예정된 사우디아라비아 방문을 취소하고 국가안보회의를 즉각 소집했다. 우크라이나 정부는 이번 공격이 러시아의 지원을 받는 반군의 소행이라고 강력하게 주장하고 있는데 반해, 반군은 공격에 가담하지 않았으며 정부군이 자신들의 오폭에 대한 책임을 반군에 전가하고 있다고 반박했다.

우크라이나 동부 지역의 휴전 상황을 감시하고 있는 《유럽안보협력기구(OSCE)》 사찰단은 24일 저녁 자체 조사 보고서를 발표했다. 이를 통해 마리우폴 북동부와 동부 외곽 지역에서 도시로 포격을 가했다는 사실과 더불어 ‘그라드’ 와 ‘우라간’ 등의 러시아제 다연장포가 사용되었다고 밝혔다.

미국도 존 케리(John Kerry) 국무장관의 즉각적인 반응을 통해 사태의 책임이 반군 측에 있음을 명확히 하면서 러시아의 반군 지원 중단을 촉구했다. 케리 장관은 최근 수개월 동안 러시아가 미사일, 대포, 탱크, 장갑차 등의 무기를 추가로 지원했던 무책임한 행동을 질타하면서 러시아의 지원 중단과 러시아의 무기와 병력을 우크라이나에서 철수할 것을 요구했다.

마리우폴 포격에 대응하기 위한 유엔 차원에서의 대응도 모색되어 유엔 안전보장이사회가 개최되었으나 비난 성명을 채택하는 데는 실패했다. 반기문 사무총장도 마리우폴의 주거 지역 포격은 국제인도주의 법률 위반이라고 비난했다. 주유엔 러시아 대표부는 영국이 포격 사건의 책임을 우크라이나 동부 지역 분리주의 반군에 지웠다고 하면서, 이들(영국)의 공격적 태도를 비난하는 내용을 안보리 성명에 포함시켜야 한다고 주장하면서 성명 채택이 무산되었다. 이에 영국 대표단은 러시아가 분리주의 반군을 비난하는 내용이 성명에 포함되는 것을 반대해 성명 채택이 이루어지지 못했다고 했다.

지난 해 말 휴전 이행을 약속한 후 한동안 전투가 실제 중단되는 등 소강상태를 유지하던 상황이 악화된 것은 1월 17일 반군이 동부 도네츠크 공항 탈환을 위해 대규모 공격을 감행한 데 대해 정부군이 대대적인 반격에 나선 이후였다. 또다시 심각한 사태를 맞고 있는 우크라이나 사태가 악화되는 계기가 되는 것이 아닌지에 대한 우려가 다시금 제기되고 있다.