Tras su identificación, los hermanos Tsarnaev mataron a un policía del MIT y luego secuestraron a un hombre en su coche. Tuvieron un tiroteo con la policía en la cercana Watertown, durante el cual dos agentes resultaron gravemente heridos (uno de ellos, Dennis Simmonds, murió un año después). Tamerlan recibió varios disparos, y su hermano Dzhokhar le atropelló mientras escapaba en el coche robado. Tamerlan murió poco después.
Se inició una persecución sin precedentes de Dzhokhar, con miles de agentes de las fuerzas del orden registrando una zona de 20 manzanas de Watertown, donde se pidió a los residentes y a los vecinos que permanecieran en sus casas, y se cerraron el sistema de transporte y la mayoría de los comercios y lugares públicos. Después de que un residente de Watertown descubriera a Dzhokhar escondido en un bote en su patio trasero, Dzhokhar Tsarnaev se ve acorralado en un intenso enfrentamiento. Mientras los funcionarios sortean los interrogantes y las sospechas restantes, la ciudad resurge con el eslogan Boston Strong.