5月17日，湖南刑侦发布消息，当天上午，外省逃窜至湖南的命案嫌疑人赵某龙在洪江市落网，结束了他10天的逃亡生涯。被捕时，赵某龙正在农家大口吃饭。5月18日上午，一位参与了本次缉捕行动的办案民警向记者证实，该嫌疑人正是此前澳门酒店双女尸案嫌疑人。
案发后去赌场输掉60万
据报道，5月7日，当地警方在某酒店发现两具女尸赤裸仰卧在房间窗边地上，颈项各有勒痕，死因可疑。现场没有发现两名死者的证件及财物。当时有消息指，事发酒店房间非两位死者登记，或不排除涉及非法兑换活动。
警方调查发现，嫌疑人赵某持通行证在四月二十九日前往澳门，此后入住了当地多家酒店。五月五日起，向某内地男子租用了案发时的房间。此后，赵某哄骗第一名女死者、怀疑“换钱党”的内地女子上房，期间将其杀害。
案发当日凌晨一时，嫌疑人独自离开房间，到附近赌场以六十万港元兑换筹码并输光。同日凌晨四时，赵某在酒店大堂相约第二名女死者（疑为性工作者）并将其杀害。赵某约两小时后独自离开房间，乘坐的士离开酒店。同日上午七时三十五分经关闸口岸离澳，潜逃内地。后经调查发现，3月的时候，嫌疑人也曾前往澳门。
此外，澳门警方还对媒体表示，凶案发生后，凶手清理了现场，戴假发及帽子在澳门活动，具有一定的反侦察能力，这为案件调查增加了难度。
嫌疑人拦车问路被举报
据湖南刑侦微信公众号通报，5月7日凌晨，外省发生一起命案，随后犯罪嫌疑人赵某龙（男，33岁，黑龙江人，寻衅滋事前科人员）逃窜至湖南。
悬赏通报
根据公安部统一部署，湖南省公安厅刑侦总队迅速组织全省特别是永州、邵阳、怀化、娄底、湘西、常德、岳阳等地警力进行拦截抓捕，发布悬赏通告动员群众举报。经大量缜密侦查工作，发现犯罪嫌疑人赵某龙逃窜至雪峰山脉的怀化市洪江市塘湾镇，公安部刑侦局、湖南省公安厅、涉案地公安机关赶赴洪江市坐镇指挥，怀化市、洪江市两地党委政府调集3000多名干部、群众和700多名警力对其进行合围搜捕。
5月11日下午2时许，洪江市公安局追捕民警在塘湾镇中山村村部附近的半坡处发现了赵某龙丢弃的摩托车后，针对赵某龙可能藏匿、逃跑的线路进行研判分析，迅速成立了相关工作组开展围捕工作。雪峰山脉蜿蜒绵亘，山高坡陡，树木茂盛，地形十分复杂，正值怀化地区汛期，连日来阴雨绵绵，这给追捕工作带来了巨大困难，但民警和乡镇干部坚守了七天七夜，风雨无阻，克服种种困难，始终坚守在岗位上。
5月17日7时20分，民警接到群众举报，称在怀化洪江市塘湾镇中山村某路段有一名穿迷彩服男子拦车问路，与通缉犯赵某龙高度相似。接报后，民警迅速赶往现场进行搜捕，经过20多分钟的搜索，7时48分在塘湾镇中山村一农户家门前将赵某龙擒拿归案。经审讯，赵某龙对其违法犯罪事实供认不讳。从现场视频来看，被捕时赵某龙正在农户家门口吃饭。
被捕时正在农家门口吃饭 《百姓关注》画面截图
5月18日上午，记者致电湖南警方，一位参与了本次缉捕行动的办案民警表示：“这次抓捕我们只是协助外地警方办案，‘湖南刑侦’已经把相关信息进行了介绍。”当记者询问办案民警该案件是否就是澳门酒店双尸案时，他给予了肯定的答复：“是的。”
嫌疑人被抓获 图：洪江警务
5月10日湖南警方曾发布悬赏通告，通告中开出了悬赏：“凡提供线索、协助抓获者奖励人民币叁万元；直接抓获犯罪嫌疑人者奖励人民币伍万元，警方为提供线索者严格保密。”记者也询问了办案民警悬赏如何兑现的问题，是否会搞一个颁奖仪式？对此他表示不会搞仪式并进行了解释：“不存在颁奖仪式，我们要给举报人保密的。没有说必须要公布结果，我们只要兑现就可以了。”