Quá trình truy tìm, lực lượng trinh sát đã phát hiện Châu Tuấn Duy ngồi sau xe máy một người ở khu vực xã Bà Điểm, huyện Hóc Môn, trinh sát ập đến khống chế, bắt giữ.
Sau khi ra tay giết người, Duy bỏ trốn khắp nơi và bị trinh sát Bộ Công an bắt giữ tại một quán cà phê ở TP.HCM.
Do mâu thuẫn cá nhân nên Quang và Duy dùng nón bảo hiểm đánh chết anh N. ở xã Tân Mỹ, huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn, rồi Duy bỏ trốn vào TPHCM sống lang thang. Bằng nghiệp vụ, công an đã lần theo dấu vết bắt giữ được Duy khi đang ở trong quán cà phê tại xã Bà Điểm, huyện Hóc Môn, TPHCM.