По данным следствия, преступники заранее подобрали оружие для подавления сопротивления членов экипажа сухогруза, а также подготовили маски, черную одежду с надписями Police и маломерное судно-лодку для захвата. Ночью 24 июля в водах открытого моря и вне юрисдикции какого-либо государства они напали и захватили корабль с грузом древесины, шедший под флагом Мальты.

Нескольким членам экипажа, состоявшего из 15 человек, были причинены телесные повреждения. Захватив корабль, обвиняемые поместили моряков в разные каюты, где изолировали их, исключив какую-либо возможность к сопротивлению. 17 августа моряки ВМФ России освободили Arctic Sea. Захватчики были задержаны. Сухогруз был арестован для проведения следственных действий.

Подозреваемые и члены экипажа судна были доставлены в Москву. Позже суд удовлетворил ходатайство следствия об избрании 8 подозреваемым меры пресечения в виде содержания под стражей. Двое арестованных представились гражданами России, постоянно проживающими в Эстонии. Один представил паспорт гражданина Эстонии и утверждает, что постоянно проживает в этой стране. Еще трое пиратов - лица без гражданства, также постоянно проживающие в Эстонии. Один гражданин Латвии указал эту страну его местом жительства. Восьмой подозреваемый - также лицо без гражданства, местом его постоянного проживания указана Латвия.

Захватчики сухогруза утверждали, что при подъеме на судно в водах Балтики они не применяли оружие. Они называют себя членами экологических организаций. По словам одного из задержанных, они с товарищами поднялись на борт сухогруза, поскольку их лодка была неисправна. Однако на телах задержанных видны многочисленные татуировки, что свидетельствует об уголовном прошлом пиратов. Шестеро из восьми арестованных с 2001 по 2005 годы отбывали наказания за различные преступления против личности и собственности, совершенные на территории Эстонии.

По мнению экспертов нескольких европейских государственных учреждений, на борту сухогруза Arctic Sea находился дополнительный секретный фрахт. Такие выводы были сделаны на основании фотографий последнего рейса судна, на которых видно, что осадка сухогруза была больше, чем если бы на нем был только заявленный груз древесины.