Chỉ gần 1 giờ sau khi xảy ra vụ cướp, lực lượng Cảnh sát điều tra Công an Kiên Giang đã bắt được hung thủ là Dương Văn Mạnh Em (26 tuổi), ngụ ấp Khương Bình, xã Thới Quản, huyện Gò Quao (Kiên Giang) và Lê Tiến Sĩ (25 tuổi), ngụ ấp Tân Phước, xã Giục Tượng, huyện Châu Thành (Kiên Giang), khi đang trên đường lẫn trốn.
Em và Sĩ khai nhận, khoảng 1h50, sáng 25/7, bọn chúng đã dùng kìm cộng lực cắt khóa cửa tiệm vàng, đột nhập vào trong. Thấy ông Diêm đang nằm ngủ say, Sĩ đè nạn nhân để Em dùng dao đâm và cắt cổ ông Diêm cho đến chết. Tuy nhiên, do vàng cất trong két sắt nên hai tên cướp không lấy được.
Chúng đã lục soát người ông Diêm lấy 1 điện thoại di động, 1 chiếc cái bóp, 2 đồng hồ (loại bỏ túi) và nhiều mặt dây chuyền bằng đá cẩm thạch
