Ngay sau khi nhận được thông tin Lê Văn Luyện, nghi phạm chính vụ thảm án tại tiệm vàng Ngọc Bích, bị bắt giữ, thay mặt Đảng ủy Công an TW và lãnh đạo Bộ Công an, Trung tướng Phạm Quý Ngọ, Ủy viên TW Đảng, Thứ trưởng Bộ Công an đã có công điện khen thưởng, biểu dương và chúc mừng thành tích các đơn vị nghiệp vụ tham gia phá án.

Có lẽ biết sẽ bị bắt nên Lê Văn Luyện mặc rất đàng hoàng.

Ngay sau khi xác định nghi phạm chính của án là Lê Văn Luyện, các trinh sát của Công an tỉnh Bắc Giang phối hợp với lực lượng Tổng cục Cảnh sát phòng chống tội phạm, Công an các địa phương, chủ yếu tuyến Đông Bắc đã tập trung phong tỏa các hướng mà nghi phạm có khả năng đang trốn chạy. Vùng biên giới tỉnh Lạng Sơn được đặc biệt chú ý khoanh vùng vì theo phân tích của Ban chuyên án, nhiều khả năng Lê Văn Luyện sẽ tìm mọi cách để trốn sang Trung Quốc. Chính vì thế mà hàng trăm cảnh sát được tung vào cuộc, chia làm nhiều mũi, truy tìm Luyện suốt những ngày qua. Riêng mũi ở Lạng Sơn được tăng cường thêm Công an huyện Văn Lãng tỉnh Lạng Sơn.

Khoảng 16h30, Luyện bị bắt khi vừa nhập cảnh trái phép vào Việt Nam, đi cùng với hai người đàn ông khác. Khu vực Luyện vượt biên là tuyến đường mòn giáp biên giới Việt - Trung thuộc xã Thụy Hùng, huyện Văn Lãng, cách thành phố Lạng Sơn hơn 60 km. Qua khai thác ban đầu, Luyện thừa nhận là hung thủ giết người, cướp của tại tiệm vàng Ngọc Bích. Danh tính hai người đàn ông đi cùng được xác định là Hoàng Văn Trai và Lê Văn Nghi. Nghi là chú rể, lấy cô ruột của Luyện.

Qua khai thác ban đầu ngay tại đồn cửa khẩu Na Hình, đơn vị chính đã phát hiện ra Luyện thì sau khi trốn sang Trung Quốc, thấy ảnh truy nã mình dán khắp nơi, Luyện sợ hãi định trốn sâu vào nội địa nhưng anh ta không biết tiếng nên đã liên lạc với Nghi, tìm đường quay về nước để trốn đi nơi khác. Nghi đã giả vờ đi mua phân bón ruộng, rủ Trai lén vượt biên sang Trung Quốc, tháp tùng đứa cháu làm cả nhà liên luỵ trở về, nhưng vừa mới qua khỏi đường biên thì bị bắt giữ.

Vụ cướp tiệm vàng Ngọc Bích ở phố Sàn (Lục Nam, Bắc Giang) được phát hiện vào sáng 24/8. Ba người bị chém chết gồm: anh Trịnh Thành Ngọc, 37 tuổi, chủ tiệm; chị Đinh Thị Chín, 35 tuổi, vợ anh Ngọc và con gái 18 tháng tuổi Trịnh Phương Thảo. Riêng cháu Trịnh Thị Bích, 8 tuổi đang thoi thóp thở ở góc khuất với cánh tay phải bị chém đứt lìa, và vết chém vào mặt, được cứu giúp kịp thời, hiện đang điều trị tại bệnh viện.

Trong quá trình gây án, Luyện đập vỡ kính quầy để vàng để cướp, bị kính cứa làm bị thương cả hai tay nên đã nhờ anh họ là Trịnh Thanh Hồng, 19 tuổi đưa đi băng bó sau đó cũng chính Hồng là người đã chở Luyện ra đường để anh ta bắt xe lên nhà cô ruột tên là Lê Thị Định ở huyện Văn Lãng tỉnh Lạng Sơn, ẩn náu. Người cô này đã gọi điện về cho anh trai nên ngày 25/8, ông Lê Văn Miên, bố Luyện đã lên tận nơi để hỏi chuyện. Tại đây, Luyện đã thú nhận việc mình gây tội ác, nhưng hắn lại tìm cách chạy trốn đi một nơi thật xa.

Với tình thương con mù quáng, trở về nhà ông Miên đã kể chuyện tày trời cho vợ biết rồi đem túi vàng Luyện cất ở tủ trên tầng hai, ra phía sau chuồng lợn chôn vào gốc cây chuối. Mẹ Luyện là Trương Thị Thơm đã đem bộ quần áo còn dính máu khi gây án của con trai đi giặt. Cả Miên, Thơm và Hồng đều bị bắt khẩn cấp về tội che giấu tội phạm, riêng Trương Văn Hợp, bố của Trương Thanh Hồng bị bắt về hành vi không tố giác tội phạm. Ngày 29/8, tại nhà của Luyện, qua khám xét, lực lượng công an thu được 4 vòng cổ, 13 vòng đeo tay, 199 nhẫn vàng, 59 dây chuyền, 5 mặt đá được cho là tang vật của vụ án  ước tính chừng 50 cây vàng, trị giá hơn 2 tỷ đồng.

Lời khai ban đầu của Luyện tại đồn cửa khẩu Na Hình cho thấy anh ta gây án một mình, quá trình đi trốn giấu vàng ở một số nơi. Tuy nhiên, nhân chứng duy nhất còn sống sót là cháu Thảo lại nói nhóm cướp khoảng 2-3 tên nên ngay đêm qua, vào lúc 22h30, kẻ giết người không ghê tay này được di lý về Bắc Giang để điều tra mở rộng.