Một lệnh bắt giữ Luka Magnotta đã được ban hành bởi Service de Police de la Ville de Montréal (SPVM) và sau đó là Cảnh sát Hoàng gia Canada về những tội danh sau:[53]

1. Giết người cấp độ một;
2. Xâm phạm thi thể nạn nhân;
3. Xuất bản tài liệu khiêu dâm;
4. Gửi và phát tán các tài liệu khiêu dâm không đứng đắn, vô đạo đức hoặc mang tính bạo lực;
5. Quấy rối mang tính hình sự đối với Thủ tướng Canada Stephen Harper và một số thành viên Quốc hội qua đường bưu điện.

Vào ngày 31 tháng 5 năm 2012, Interpol đã đưa ra một Lệnh truy nã đỏ cho Luka Rocco Magnotta theo yêu cầu của các nhà chức trách Canada. Trong vài ngày trước và sau khi bị bắt, tên và ảnh của y đã được hiển thị nổi bật ở đầu trang chủ của trang web Interpol. Lệnh truy nã yêu cầu Magnotta chỉ bị bắt tạm thời trong khi chờ dẫn độ về Canada bởi bất kỳ quốc gia thành viên nào của Interpol.[54]

Magnotta đã đặt vé cho chuyến bay từ Montreal đến Paris, Pháp vào ngày 25 tháng 5, sử dụng hộ chiếu mang tên chính mình.[55] Sau khi đến Pháp, tín hiệu điện thoại di động của y dò tìm đến một khách sạn ở Bagnolet, nhưng Magnotta đã rời đi trước thời điểm cảnh sát đến.[56] Người ta cũng phát hiện ra rằng y đã dùng tấm hộ chiếu giả với tên "Kirk Trammel" tại khách sạn.[57] Magnotta sau đó lên xe buýt Eurolines tại bến xe Bagnolet đi Berlin, Đức.[49]

Vào ngày 4 tháng 6 năm 2012, Luka Magnotta chính thức bị Cảnh sát Berlin bắt tại một quán cà phê Internet ở quận Neukölln khi đang đọc tin tức về bản thân.[58] Magnotta xuất hiện tại một tòa án ở Berlin sau đó vào ngày 5 tháng 6 năm 2012.[59] Các bên quản lý cho rằng đã có đủ bằng chứng để giam giữ hắn ta cho đến khi bị dẫn độ,[51] và y cũng đồng ý mà không có bất kì một sự phản kháng nào.[60]

Ngày 18 tháng 6 năm 2012, Magnotta đã được giao cho nhà chức trách Canada ở Berlin và được vận chuyển trên chiếc CC-150 Polaris của Không quân Hoàng gia Canada đến Sân bay Quốc tế Mirabel ở phía bắc Montreal. Sau đó y bị biệt giam tại trại giam Rivière-des-Prairies.[61]