Múlt csütörtökön tette közzé az FBI a támadás helyszínén készített felvételeket a két gyanúsítottról. Ezt követőn indult hajsza a csecsen származású testvérpár kézre kerítésére, akik először a Massachusettsi Műszaki Egyetem környékén bukkantak fel. A rendőrök tűzharcba keveredtek a fiúkkal, melynek során az idősebb Carnajev életét vesztette, öccse viszont elmenekült. Boston Watertown nevű elővárosa ezután szinte háborús övezetté vált: a hajtóvadászat miatt leállították a tömegközlekedést, nem nyitottak ki a hivatalok, az iskolák és az üzletek, a helyi lakosokat pedig arra szólították fel, hogy maradjanak otthon. A hatóságok házról házra járva keresték a szökevényt. Végül egy férfi családi háza hátsó udvarán, egy ponyvával letakart csónakban bukkant az életben maradt merénylő nyomára. A rendőröknek egy tűzpárbaj után sikerült végre elfogniuk Dzsohár Carnajevet. Boston fellélegezhetett, a testvérpárnál talált fegyver- és robbanóanyag-készletből ugyanis arra lehetett következtetni, hogy további támadásra készültek.
Dzsohárt kórházban ápolják, az FBI hivatalos tájékoztatása szerint lőtt sérülést szenvedett a fején, a nyakán, két lábán, és az egyik kezén. Bár beszélni még nem tud, írásban és fejmozdulatokkal már válaszol a hatóságok kérdéseire. Annyit már beismert, hogy ő volt az egyik, aki a robbanószerkezetet elhelyezte a maratonfutás célvonalánál. Állítása szerint a dzsihádista indítékokból elkövetett merényletet a bátyja tervelte ki. Úgy vélték, hogy az iszlám támadás alatt áll – a fiatalabb Carnajev szerint konkrétan az Egyesült Államok iraki és afganisztáni háborúja indította őket a terrorcselekmény elkövetésére. Dzsohár azt is állította, hogy testvérével együtt önállóan cselekedtek, és nem külföldi terrorszervezetek irányítása alatt hajtották végre a támadást.
A menekülésben közben lelőtt Tamerlan jó ideje egyáltalán nem rejtette véka alá szélsőséges nézeteit, rendszeresen töltött fel dzsihádista videókat a YouTube videómegosztóra. De rendszeresen kikelt magából a Bostoni Iszlám Társasághoz tartozó cambridge-i mecsetben is, ha a prédikációkban például olyan hangzott el, hogy a muszlimok ugyanúgy megünnepelhetik az amerikai függetlenség vagy a hálaadás napját, mint Mohamed próféta születésnapját. Januárban ki is parancsolták a mecsetből, miután dühkitörésével félbeszakította a prédikátort, amiért az párhuzamot vont a próféta és Martin Luther King amerikai polgárjogi harcos között.