ต่อมาพนักงานสอบสวนจึงได้รวบรวมพยานหลักฐาน จากการตรวจสอบข้อมูลทางสื่อโซเชียลและภาพจากกล้องวงจรปิดของผู้ต้องหาที่หนึ่งตรวจสอบพบว่าวันก่อนเกิดเหตุ นายณัฐพล ผู้ต้องหาที่ 1 ได้เดินทางมาที่สนามหลวง และพูดคุยกับนายศุทธวีร์ สร้อยคำ และได้ไปร่วมนั่งรวมกลุ่มที่บริเวณหน้าศาลฎีกา ในวันเกิดเหตุ จากนั้น เวลา 17.35 น. อยู่หน้าร้านกาแฟอเมซอนข้างกระทรวงกลาโหมประมาณ 20 นาที ลักษณะเหมือนเป็นการรอเวลานัดหมาย
ต่อมาเวลา 17.39 น. นายณัฐพล ผู้ต้องหาที่ 1 ได้ยืนถ่ายภาพอยู่ที่ถนนหน้าพระลานตรงป้อมเผด็จฯ (ถ่ายภาพมุมด้านหน้า) ขณะที่นายศุทธวีร์ ก่อเหตุพ่นสีกำแพงพระบรมมหาราชวัง และเข้ามาถ่ายภาพขณะที่เจ้าหน้าที่ตำรวจจับกุมตัวนายศุทธวีร์ แสดงให้เห็นว่า นายณัฐพล ผู้ต้องหาที่ 1 ได้รู้มาก่อนแล้วว่านายศุทธวีร์ จะมาก่อเหตุ
จากการตรวจสอบข้อมูลทางสื่อโซเชียล และภาพจากกล้องวงจรปิด พบว่าเมื่อเวลา 16.56 น. นายณัฐพล ผู้ต้องหาที่ 2 เดินขึ้นมาจาก ถนนใต้อุโมงค์ฝั่ง ม.ศิลปากร ถ.หน้าพระธาตุ และเดินอยู่ภายในสนามหลวง อยู่ในบริเวณใกล้เคียงสถานที่เกิดเหตุ ลักษณะการเดินไปเดินมาเหมือนเป็นการรอเวลานัดหมาย
ต่อมาเวลา 17.39 น. ผู้ต้องหาที่ 2 ยืนรอถ่ายภาพอยู่ตรงบริเวณมุมสนามหลวง ฝังทิศตะวันตก (มุมถ่ายภาพจากทางขวา) ขณะนายศุทธวีร์ กำลังก่อเหตุพ่นสีกำแพง ซึ่งรู้มาก่อนแล้วว่าจะมีคนก่อเหตุ เพราะคนปกติทั่วไปหากไม่ทราบแผนการมาก่อนก็ไม่สามารถเอาโทรศัพท์มือถือ มาถือรอถ่ายภาพขณะนายศุทธวีร์ ก่อเหตุได้(ปรากฏตามภาพจากกล้องวงจรปิด) พนักงานสอบสวนจึงได้ขออำนาจศาลอาญาอนุมัติหมายจับ ผู้ต้องหาที่ 1-2 ช่วงเดือนพฤษภาคม 2566
ต่อมาเมื่อวันที่ 12 กุมภาพันธ์ 2567 เวลาประมาณ 15.06 น. เจ้าหน้าที่ตำรวจกองกำกับการสืบสวนกองบังคับการตำรวจนครบาล 5 สามารถติดตามจับกุมผู้ต้องหาที่ 1 ได้บริเวณร้านข้าวมันไก่ ถนนเจริญกรุงกรุงเทพมหานคร และเวลา 14.50 น. เจ้าหน้าที่ตำรวจสืบสวนกองบัญชาการตำรวจนครบาล ได้จับกุมตัวผู้ต้องหาที่ 2 บริเวณกลางซอยประชาอุทิศสี่แยก 1-2 แขวงราษฎร์บูรณะ กทม.
ในชั้นจับกุมและชั้นสอบสวนผู้ต้องหาที่1-2 ให้การปฏิเสธทุกข้อกล่าวหา
ศาลอาญา พิจารณาคำร้องขอฝากขังของพนักงานสอบสวนแล้ว อนุญาตให้ฝากขังได้ โดยผู้ต้องหายื่นคำร้องพร้อมเงินสด คนละ 3.5 หมื่นบาท ศาลพิจารณาเเล้วอนุญาตให้ปล่อยชั่วคราว ระหว่างสอบสวนตลอดจนถึงชั้นพิจารณา เว้นแต่โจทก์ฟ้องผู้ต้องหาในข้อหาที่หนักกว่า โดยมีประกันในวงเงิน 3.5 หมื่นบาท