Leur fuite a été brève, leur fourgonnette étant retrouvée incendiée peu après à Vénissieux.

L'opération policière qui a suivi a été d'une rapidité fulgurante.

Moins de deux heures après les faits, les enquêteurs de la police judiciaire et les Brigades de Recherche et d'Intervention (BRI) de Lyon, Paris et Dijon ont interpellé cinq hommes et une femme dans un appartement de Vénissieux. Les suspects, qualifiés de « malfaiteurs chevronnés » par le procureur de la République de Lyon, Thierry Dran, étaient déjà connus des services de police, trois d'entre eux ayant déjà été condamnés par une cour d'assises. L'intégralité du butin a été retrouvée, ainsi qu'un « véritable arsenal » comprenant des armes de guerre et des explosifs.

Cette issue rapide a été rendue possible par une enquête préliminaire ouverte dès septembre, qui avait permis d'identifier et de placer sous surveillance l'équipe qui préparait une attaque.