เมื่อเวลา 02.00 น. วันที่ 2 สิงหาคม ตำรวจชุดสืบสวน สามารถจับกุมชายต้องสงสัย จำนวน 2 ราย ได้บนรถขนส่งผู้โดยสาร บขส. ขณะเข้าจุดตรวจปฐมพร ถนนเพชรเกษม ตำบล วังไผ่ อำเภอเมืองชุมพร จังหวัดชุมพร การจับกุมครั้งนี้นั้นสืบเนื่องมาจากภายหลังเกิดเหตุ ทางตำรวจชุดสืบสวนได้เร่งตรวจสอบภาพจากกล้องวงจรปิดทันที จนพบว่าผู้ก่อเหตุ มีจำนวน 2 ราย โดยรายแรกทำหน้าที่ดูต้นทางอยู่บริเวณใกล้เคียงจุดเกิดเหตุ ส่วนอีกรายที่ปรากฎตามกล้องวงจรปิดนั้น หลังก่อเหตุได้เดินไปพบกันที่จุดนัดพบบนสกายวอร์ค สถานีรถไฟฟ้าบีทีเอสสยาม ก่อนพากันเข้าไปยังห้างสยามพารากอน
จากนั้นผู้ต้องสงสัยทั้ง 2 ราย ได้เข้าไปเปลี่ยนชุดเพื่ออำพรางสายตาของเจ้าหน้าที่ ต่อมาได้เดินไปขึ้นรถแท็กซี่ไปลงที่บริเวณสวนจตุจักร ริมถนนพหลโยธิน และต่อรถแท็กซี่อีกคันไปยังสถานีขนส่งกรุงเทพ (หมอชิต2) แล้วทั้ง2 เข้าไปเปลี่ยนชุดอีกครั้งในห้องน้ำของสถานี และซื้อตั๋วโดยสารรถ เพื่อหลบหนีลงจังหวัดทางภาคใต้ กระทั่งมาถูกจับกุมดังกล่าว อย่างไรก็ตามทางตำรวจอยู่ระหว่างนำตัวมาให้ทางผู้บังคับบัญชาทำการสอบสวนขยายผลอีกครั้ง และแถลงรายละเอียดของคดี ก่อนนำตัวดำเนินคดีตามกฎหมายต่อไป
เบื้องต้นผู้ต้องหาให้การปฏิเสธ ไม่ตอบคำถามใดๆ
จากการสอบปากคำพยานให้การว่า 2 ผู้ต้องสงสัยซื้อตั๋วรถทัวร์ไปลงที่สถานีขนส่งหาดใหญ่ จ.สงขลา ชุดสืบสวนสันนิษฐานว่าเมื่อทั้งสองคนเดินทางถึงหาดใหญ่ ก็น่าจะเดินทางต่อไปยัง 3 จังหวัดชายแดนภาคใต้ซึ่งเป็นภูมิลำเนาของคนร้าย ทั้งนี้มีหลักฐานสอดคล้องเป็นคำให้การของผู้ขับขี่รถยนต์นั่งสาธารณะที่รับผู้ต้องสงสัยไปส่งที่สถานีขนส่งจตุจักร ให้การกับตำรวจว่า ได้ยินสองผู้ต้องสงสัยที่ก่อเหตุพูดจาด้วยภาษายาวี โดยทางชุดสืบสวนจะสอบปากคำและสืบสวนขยายผลว่ามีแรงจูงใจใดในการก่อเหตุและเชื่อมโยงกับกลุ่มผู้ก่อความไม่สงบใน3จังหวัดชายแดนใต้หรือไม่
