其中一名嫌疑人于当天晚上10点左右（格林尼治标准时间2000）在巴黎戴高乐机场被捕，当时他正准备登机飞往北非国家阿尔及利亚。
第二名嫌疑人不久后在巴黎地区内被捕。两人均为30多岁的男性、来自巴黎大区塞纳-圣丹尼斯郊区，这里有法国最贫困的社区。该地区每4个居民中就有1个来自北非或西非。
检察官Laure Beccuau在声明中称现在公开具体细节为时尚早，提前公开只会妨碍调查人员正在进行的工作，以及找回被盗文物。
法国警方此前在23日透露，在嫌疑人逃离时遗落的头盔和手套上发现了DNA痕迹，这可能成为本案的首个重大突破。
综合初步调查以及目击者的说法，10月19日上午早高峰之际，两名蒙面人利用新入口施工出现的监控和安防真空，从卢浮宫的塞纳河一侧利用自带的大型升降设施从阳台进入二楼，将阿波罗长廊王室珠宝专柜里的藏品劫走。
两名劫匪在撤离期间还试图焚毁所用的设备，还用角磨机威胁馆内保安。嫌犯轻松逃出卢浮宫后，由等候在外的同伙用骑摩托车接走。
按照官方说法，8件失窃的国宝级文物涉及损失达8800万欧元（约合人民币7.2亿元）。
整个作案过程仅持续7分钟、嫌犯目标明确，暴露出法国博物馆系统长期存在较大的安全漏洞，尤其是在安检、保安人数配置、监控数量等方面。
外界对该博物馆安保工作的质疑声四起。但法国文化部长达蒂宣称，卢浮宫的安全设施没有失灵，该博物馆的管理层也表示，6年前安装的阿波罗画廊专柜在安全方面取得了重大进步。
22日9时，卢浮宫重新向游客开放，但抢劫案事发地点阿波罗长廊仍关闭。
当天，卢浮宫博物馆馆长劳伦斯·德·卡尔在接受参议院质询时称，盗贼还试图用随身携带的汽油纵火，但是被制止了，仓促中仅留下了被损坏的欧仁妮皇后王冠。
卡尔试图向法国文化部长提出辞职，但遭到拒绝。她表示，今后将与警方、巴黎市政府密切合作，加强安全措施，并全面升级安保系统。