Identitas pelaku berhasil dikantongi termasuk tempat persembunyiannya. Keberhasilan pengungkapan itu di tanggal 4 November 2002.
Satu hari kemudian pihak kepolisian menangkap pelaku utama. Amrozi bin Nurhasyim ditangkap di Lamongan Jawa Timur dan keesokan harinya menangkap 10 orang pelaku.
Di tanggal 8 November 2002 pihak kepolisian menyatakan Amrozi sebagai tersangka dalam tindak pidana terorisme.
Dua hari kemudian setelah ditetapkan sebagai tersangka, Amrozi menyebut lima orang yang menjadi tim inti peledakan bom Bali.
Baca Juga: Teddy Ajukan Keberatan, Pengacara Rizki Febian : Hal Biasa Itu Mah..
Mereka adalah Ali Imron, Ali Fauzi, Qomarudin, M. Gufron dan Mubarok. Dari penangkapan itu muncullah nama nama orang peracik bom dan yang membantu jalannya pengeboman.
Diantaranya Tafsir, Idris, Dulmatin, Wayan, Patek, Imam Samudra serta 20 orang lainnya yang berhasil ditangkap.
Dari hasil pengembangan bukti bukti dan saksi, baik olah TKP dan keterangan serta identifikasi lainnya, Tim Investigasi Bom Bali I berhasil mengungkap otak dan pelaku pemboman.
Baca Juga: Jalani Sidang Perdana, Mantan Suami Lina Jubaedah Ajukan Nota Keberatan
Mereka berjumlah 4 orang dan satu diantaranya adalah anggota Jamaah Islamiah. Kemudian di tanggal 8 Februari 2003 rekontruksi Bom Bali I digelar.
Selanjutnya di tanggal 12 Mei 2003 sidang pertama tersangka Amrozi dimulai. Dari proses sidang tersebut disebutkan para tersangka divonis hukuman mati.
Dari proses serangkaian sidang di pangadilan yang panjang, akhirnya ditetapkan 9 November 2008 para pelaku Bom Bali I, Amrozi dan tiga orang rekannya dieksekusi mati di Nusakambangan.***