Ezzel egy időben Nicolas Sarkozy francia elnök is a helyszínre érkezett, és a körülzárt toulouse-i lakóház közelében lévő laktanyában várta a merénylő elfogásáról szóló hírt – hogy aztán személyesen jelenthesse be a dél-franciaországi városba sereglett újságírók előtt. A francia sajtó nem mulasztotta el megjegyezni: a toulouse-i zsidó iskola ellen elkövetett hétfői merénylet nyomán Sarkozy elnökjelöltből ismét elnökké avanzsált. A bravúros és igen gyors nyomozás eredményeként az már kedden kiderült, hogy nem szélsőjobboldali, hanem iszlamista merénylő gyilkolt Toulouse-ban egy zsidó iskolánál és végzett egy héttel korábban három francia ejtőernyős katonával. A robogója buktatta le a feltételezett gyilkost, akinek első áldozata, egy katona interneten hirdette meg eladásra motorkerékpárját. A hirdetésre több mint ötszázan ráklikkeltek ugyan, de az e-mail címek alapján a rendőrség viszonylag gyorsan eljutott a feltételezett tettes testvéréhez, aki öccse megbízásából keresett motort. A merényletek helyszínén látott Yamaha márkájú robogóról az is kiderült, hogy egy személy napokkal ezelőtt érdeklődött a márka egyik forgalmazójánál, hogyan lehet kikapcsolni a járműre szerelt műholdas nyomkövetőt.

A nyomozók így jutottak el Mohammed Merahhoz, egy 24 éves, algériai származású francia férfihoz, akiről kiderült, hogy kapcsolatban áll az al-Kaidával. A Le Monde megírta róla, hogy két ízben, 2010-ben és egy évvel később is járt a pakisztáni törzsi területeken, a pakisztáni tálibok egyik csoportjához tartozott. A Reuters brit hírügynökség megtalálta azt a kandahári börtönigazgatót is, aki szerint Merahot 2007-ben Afganisztánban letartóztatták, de 2008-ban egy tálib csoport támadása alatt többedmagával együtt megszökött a börtönből. A Le Point szerint a toulouse-i merénylő 2010-ben be akart lépni a francia idegenlégióba, de korábbi bűnügyei és instabil pszichikai állapota miatt elutasították.

A feltételezések keddről szerdára virradóan váltak bizonyossággá. Egy férfi – minden bizonnyal a gyanúsított – éjjel egykor felhívta a France24 hírcsatornát, nyugodt hangon bemutatkozott mint a körözött sorozatgyilkos, elújságolta, hogy kapcsolatban áll az al-Kaidával, és azzal fenyegetett, hogy az eddigi három merénylet csak a kezdet. A férfi azt is elmondta, hogy ellenzi a francia részvételt a NATO afganisztáni műveleteiben, a zsidó iskola diákjai elleni merényletét pedig bosszúnak szánta a palesztin gyermekek halála miatt. A France24 szerkesztője azonnal jelentette a rendőrségnek a különös telefonbeszélgetést, de a különleges alakulat ekkor már forró nyomon volt, és szerda hajnalban körülzárta azt a házat, ahol Merah lakott. A merénylő alighanem észlelte a blokádot, mert lövöldözni kezdett, két rendőr a lábán könnyebben megsérült, a harmadik életét csak a golyóálló mellény mentette meg. Közben a hatóságok kihallgatták a gyanúsított bátyját – aki szintén kapcsolatban állt az al-Kaidával – és két húgát is. Állítólag az anyját is a helyszínre akarták vinni, hogy segítsen a kapcsolatfelvételben, de ő ezt megtagadta, mondván: nincs hatása a fiára.

A négyemeletes ház lakóinak szörnyű éjszakájuk lehetett, hiszen a biztonságuk érdekében sokáig nem engedték őket távozni az épületből. Végül tűzoltók segítettek a lakóház evakuálásában, miközben kapcsolat létesült a rendőrség és a merénylő között. Merah kommunikációs eszközt kért a biztonságiaktól, cserébe kidobott az ablakon egy 45-ös pisztolyt, és azt ígérte, a délutáni órákban megadja magát. Eközben a rendőrség megtalált a közelben egy robbanóanyagokkal teli mikrobuszt.

Szerdán Izraelben eltemették a toulouse-i zsidó iskola elleni merénylet négy áldozatát. Montau-ban Sarkozy elnök is részt vett az észak-afrikai származású ejtőernyős katonák temetésén.

Rendőrök zárták le az utcát, ahol Mohammed Merah lakott