Обычно такой ретроспективный анализ крайне затруднён, но в этот раз метеорное тело наблюдали тысячи очевидцев и его полёт записали многочисленные камеры.

Главным материалом послужили записи с камеры, установленной на Площади Революции в Челябинске. Кадры были сопоставлены с записями автомобильных видеорегистраторов, снимавших событие с самых разных ракурсов. Наиболее ценными оказались записи водителей, находящихся в тот момент между Челябинском и Коркино. Общее число пригодных для анализа видеосвидетельств исчисляется десятками. Особенно ценен тот факт, что все записи сделаны независимо, а максимальная удалённость камер друг от друга составила около семисот километров.

Для вычисления наиболее вероятных параметров орбиты и оценки степени дисперсии были использованы численные методы Монте-Карло. Детали методики применительно к анализу траектории челябинского болида были впервые предложены Стефаном Гинсом (Stefan Geens) из Школы международных исследований при университете имени Джона Хопкинса и подробно описаны в его личном блоге.

По своей яркости челябинский болид в определённые моменты затмевал Солнце. У предметов сначала появилась двойная тень, а затем и вовсе стала различима только одна быстродвижущаяся. По изменениям длины и направления теней, отбрасываемых столбами уличного освещения, удалось оценить траекторию и скорость метеорного тела.

Скорость относительно поверхности Земли составила 19,65 – 13,43 км/с. Высота в момент приобретения максимальной яркости — 46,75 – 32,47 км. Логично предположить, что крупный обломок, пробивший лёд на озере Чебакуль, продолжил траекторию основного метеорного тела до его взрыва. Точное время и координата падения существенно снижает неопределённость. Установлено, что при входе в атмосферу для наблюдателя с Земли болид находился вблизи точки восхода Солнца, а его радиант соответствовал созвездию Пегаса.

Вычисленные параметры изначальной орбиты метеороида типичны для околоземных астероидов группы Аполлона, чей перигелий проходит внутри земной орбиты. К началу 2013 года было известно о существовании более четырёх с половиной тысяч таких небесных тел. Самый маленький из них (метеороид 2008 TC3 диаметром менее пяти метров) был случайно обнаружен астрономами обсерватории Маунт-Леммон менее чем за сутки до падения, произошедшего 7 октября 2008 года. Как и челябинский болид, он взорвался в атмосфере Земли на высоте около 44 км. Его фрагменты преимущественно испарились в атмосфере. Менее 0,005% обломков достигло поверхности Земли, упав на территории Судана.