朱國瑜被砍傷案件發生後，廣東省、茂名市主要領導高度重視，廣東省公安廳刑偵局派出工作組奔赴茂名指導、督辦案件偵破工作。茂名市公安局及茂南區分局組成專案組對該案展開偵查。
專案組經過兩天兩夜的連續偵查，於18日晚初步鎖定3名犯罪嫌疑人，並掌握到這夥人已潛逃到廣西百色市。19日上午，專案組驅車趕到廣西百色市，在當地公安機關的配合下，於當日21時許實施抓捕行動，將犯罪嫌疑人黃乃勇(男，23歲，廣西靖西縣人)、黃亞龍(男，25歲，廣西靖西縣人)、黃毅(男，28歲，廣西那坡縣人)3人抓獲。
經審訊擴線，專案組又摸排出該案另外3名犯罪嫌疑人。21日4時許，由近50名警力組成的抓捕小組在茂名高州市區先後將李江傑(男，35歲，高州市人)、陳偉波(男，32歲，高州市人)、陸太當(男，29歲，廣西那坡縣人)3名犯罪嫌疑人抓獲。
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