Han siger, at terroristerne har "base uden for landets grænser", og at Indien ikke vil tolerere naboer, der opbygger et fristed for at slå til mod Indien.
Han kom ikke ind på, hvor terroristerne kommer fra, men Indien har tidligere beskyldt Pakistan for at huse terrorister, der angreb mål i Indien.
Bevæbnede mænd angreb onsdag mindst syv lokaliteter i den indiske storby Mumbai og dræbte mindst 101 mennesker.
Omkring 200 hotelgæster holdes fortsat som gidsler i et af byens hoteller, Oberoi, mens gidslerne på et andet hotel, Taj Mahal Palace, er blevet sat på fri fod.
I en tv-transmitteret tale sagde Singh, at regeringen vil tage "alle nødvendige midler" i brug for at sikre sikkerhed for landets borgere.
Han beskrev angrebene som velorganiserede og velplanlagde, med det ene formål at skabe panik ved at vælge højtprofilerede mål og gå bevidst efter at dræbe udlændinge.
En ukendt gruppe, der kalder sig selv Deccan Mujahideen, har taget ansvaret for angrebene.