Imam Samudra ditangkap di Pelabuhan Merak saat akan melarikan diri ke Sumatra. Ali Gufron yang merupakan kakak Amrozi ditangkap di Klaten. Sedangkan Ali Imron yang merupakan adik Amrozi ditangkap bersama 14 tersangka lain di Samarinda, Kalimantan Timur saat akan melarikan diri ke Malaysia.
Pada 8 Februari 2003 digelar rekonstruksi Bom Bali I. Pada 12 Mei 2003, Amrozi mulai menjalani persidangan. Disusul berikutnya persidangan terhadap Imam Samudra dan Ali Gufron.
Amrozi dkk divonis mati. Pada 30 Januari 2007 terpidana Bom Bali I mengajukan Peninjauan Kembali (PK), namun ditolak oleh Mahkamah Agung.
PK kedua pada 30 Januari 2008 dan PK ketiga pada Mei 2008 juga ditolak. Pada 9 November 2008, Amrozi dkk mulai dieksekusi mati di Nusakambangan.
Teror bom di Bali tak berhenti di situ. Tak sampai tiga tahun berselang dari Bom Bali I, serangkaian ledakan bom kembali mengguncang Bali pada 1 Oktober 2005.
Terjadi tiga aksi pengeboman bunuh diri. Satu ledakan di Kuta, dan dua ledakan di Jimbaran. Korban tewas mencapai 23 orang dan 196 lainnya terluka.
Untuk mengenang tragedi kelam itu, sebuah monumen berdiri di Jalan Legian, Kuta. Monumen Bom Bali datau Ground Zero itu sebagai penanda telah terjadi aksi terorisme di Bali. Nama-nama korban tewas tertulis di monumen tersebut.