Madsen wurde kurz nach 10 Uhr MEZ (4 Uhr MEZ) 400 Meter vom Herstedvester-Gefängnis entfernt erwischt, als er am Dienstag nach Angaben der Polizei von West-Kopenhagen versuchte zu fliehen.
Dänische Nachrichtensender zeigten dramatische Aufnahmen von Madsen, als er festgenommen wurde, umgeben von Polizeiautos. In dem Filmmaterial waren zwei Scharfschützen zu sehen, die flach auf dem Boden lagen und ihre Gewehre auf Madsen gerichtet hatten, als er sich mit dem Rücken gegen eine Hecke auf den Boden setzte.
Madsen verbüßt eine lebenslange Haftstrafe wegen Mordes und Verstümmelung von Wall, der 2017 an Bord seines U-Bootes getötet wurde.
Wall, eine vielversprechende 30-jährige Journalistin, wurde zuletzt am 10. August 2017 in Kopenhagen beim Einsteigen in Madsens selbstgebautes U-Boot gesehen, als sie geplant hatte, ihn für einen bevorstehenden Artikel zu interviewen.
Sie verschwand und ihr Oberkörper wurde am 21. August auf einer Insel in der Nähe von Kopenhagen angespült. Ihr Kopf und ihre Beine wurden Wochen später gefunden.
Madsen wurde in allen drei Fällen für schuldig befunden: vorsätzlicher Mord, unanständiger Umgang mit einer Leiche und "andere sexuelle Beziehungen als Geschlechtsverkehr von besonders gefährlicher Natur", was durch Stichwunden innerhalb und außerhalb des Genitalbereichs von Wall belegt wird.
Er bestritt konsequent die Anklage wegen Mordes und sexuellen Übergriffs und behauptete, Wall sei durch einen Unfall an einer Kohlendioxidvergiftung gestorben, obwohl er zugab, ihren Körper zerstückelt und in Panik ins Meer geworfen zu haben.