12月4日，警方逮捕了穆赫拉斯，据称他是"伊斯兰祈祷团"的行动头目，并且是巴厘岛爆炸案的协调者。穆赫拉斯是阿姆罗兹的亲哥哥。
2003年1月14日，巴厘岛爆炸事件主调查人称印尼警方又抓获了两名巴厘岛爆炸嫌疑人，其中一人是主嫌疑人阿姆罗兹的弟弟，这两名嫌疑人名字分别为阿里伊姆兰和穆巴拉克，1月13日他们在东加里曼丹省的一个岛上被抓获，落网的两个人均在被通缉的人员名单上，截至2003年1月14日还有11个嫌疑人仍未被缉拿归案。
2003年6月30日，印度尼西亚警方宣布，涉嫌策划实施巴厘岛爆炸案的一个军事组织的副指挥官伊德里斯于6月12日在苏门答腊岛被抓获，伊德里斯同其他恐怖犯罪嫌疑人关押在一起。
2011年初，2002年巴厘岛爆炸案嫌犯奥马尔·帕特克于在巴基斯坦北部被捕并被引渡回印尼，美国先前悬赏100万美元缉拿帕特克。
2020年12月10日，印尼警方在苏门答腊岛逮捕了恐怖组织"伊斯兰祈祷团"的高级头目祖尔卡纳恩，在巴厘岛袭击案发生时，祖尔卡纳恩恰好担任"伊斯兰祈祷团"的军事指挥官，此后他一直是印尼最重视的通缉犯之一，已逍遥法外近18年。
三、精心策划：恐怖袭击的准备过程
3.1 幕后黑手："伊斯兰祈祷团"的阴谋
调查结果显示，这起爆炸案是由伊斯兰极端组织"伊斯兰祈祷团"精心策划和组织的。该组织由阿布·巴卡尔·巴希尔领导，他被认为是爆炸案的幕后主使。
据印尼检察部门透露，直接参与去年巴厘岛爆炸事件的案犯共有13人，为制造这起爆炸恐怖事件，这些人多次秘密聚会，商讨分工实施细节，以尽可能产生"最大范围的恐怖"。
第一次密谋会议于2002年2月在泰国曼谷召开，恐怖分子们就"对美国及其盟国目标采取爆炸袭击"进行了讨论。同年8月，这帮人分别聚集在印尼中爪哇省梭罗市的一辆车内、两座清真寺里，以及阿姆罗兹在东爪哇省的家中，召开了3次特别策划会议，以研究实施爆炸犯罪的细节问题。
在汽车会议上，另一名主要嫌犯萨穆德拉声称，要在巴厘岛制造以美国人为袭击目标的爆炸事件，以此来发出"反美战争宣言"。
3.2 炸弹制造：一吨重的死亡装置
2002年9月，阿姆罗兹在东爪哇省的泗水市购买了一吨的氯酸钾和大量制造炸弹的化学物品，随后，他把这些化学物品运到了巴厘。
在登巴萨的一所民居内，阿姆罗兹的兄弟阿里·伊姆龙及其他几名助手用这些化学原料共同制作了3枚用于巴厘岛爆炸案的炸弹。其中一名负责制造炸弹的马来西亚人还特制了一件炸弹衣，以用于发动自杀性爆炸。
据调查，这枚汽车炸弹包含900公斤的氯酸钾、100公斤的黑火药、40公斤的铝粉以及25公斤的"TNT"。为准备货车炸弹，案犯们可谓煞费苦心，他们改造了货车捆绑炸药，抹掉了货车底盘和发动机上的编号，设计了电子遥控装置来引爆炸弹。
值得注意的是，巴厘岛不生产也不需要大量氯酸钾，印尼警察查遍海关、机场、码头未发现氯酸钾进岛记录，唯一解释是恐怖分子利用安防体系漏洞偷运进来。
3.3 目标选择：将游客引向死亡陷阱
2002年1月起，萨穆德拉开始在巴厘岛潜伏、踩点。9月，萨穆德拉摸清巴厘岛情况，目标定在库塔海滩雷吉安街上的萨里俱乐部和帕蒂酒吧。
据其他嫌犯事后交待，"帕迪"酒吧的自杀性爆炸只是一个引子，其目的是把大批惊惶逃避的游客赶到户外的街道上，而就在不远处，一枚杀伤力极强的炸弹即将引爆。
10月6日，阿姆罗兹开始在距离国际机场约11公里处租住的房子里制作炸弹。10月12日11时左右，萨穆德拉召集阿姆罗兹、穆赫拉斯、费瑞和阿纳森至出租屋进行最后的安排。
10月12日20时左右，萨穆德拉派人将1枚遥控炸弹放置在登巴萨市中心距离美国领事馆约100米的位置。21时左右，阿姆罗兹等人将1吨重的氯酸钾混合物分12个箱子放在1辆白色三菱小客车中。
23时01分，阿纳森驾车载着阿姆罗兹和费瑞驶往雷吉安街，将车停在萨里俱乐部门外，费瑞下车后朝帕蒂酒吧走去，阿姆罗兹搭乘摩托车离开。23时02分，费瑞拉响炸弹，帕蒂酒吧陷入火海，20余人当场死亡；15秒后，阿纳森按下开关引爆汽车炸弹，引发连环爆炸，几十名路人瞬间殒命；40秒后，阿姆罗兹遥控引爆美国领事馆附近的小型炸弹。
四、审判与惩罚：正义的漫长等待
4.1 法律争议：死刑判决的曲折之路
2003年1月28日，警方将巴厘岛爆炸案与"伊斯兰祈祷团"直接挂钩。1月29日，警方认为巴希尔参与了巴厘岛爆炸案，并称他已承认了这一点。
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