Jorlan Lopes da Silva, 33, greps i en gemensam insats av civil- och militärpolisen i den brasilianska delstaten Paraíba.
Han hade då försökt fly utklädd i kvinnokläder och med ett litet barn i famnen.
Greps i klänning och peruk
När han greps bar han en randig klänning, damsandaler, målade naglar och en lång svart peruk, skriver O Globo.
Jakten på Jorlan Lopes da Silva inleddes sedan han hamnat i ”en konfrontation med polisen” i samband med ett dubbelmord på två affärsmän, uppger nyhetssajten.
Säkerhetsstyrkor stoppade bilen som 33-åringen färdades i och en av hans medbrottslingar greps.
Jorlan lyckades på något sätt undkomma och försökte sedan hålla sig gömd utklädd i kvinnokläderna.
16 mord på tre månader
Men flykten tog slut i söndags efter ungefär 48 timmar på rymmen.
Den misstänkte mördaren log framför kameran när polisen drog peruken av honom.
När Jorlan greps bar han på ett barn i tvåårsåldern. Polisen har fortfarande inte klarlagt vem barnet är.
Polisen menar att 33-åringen är en kontraktsmördare för den organiserade brottsligheten med en mängd liv på sitt samvete.
Enligt misstankarna har han begått 16 mord för maffian på endast tre månader sedan han släpptes ur fängelse i maj.
Erkände i förhör
Polischefen Douglas Garcia uppger för media att det finns stark bevisning som knyter Jorlan till de 16 morden, bland annat teknisk bevisning och erkännanden.
33-åringen har kopplingar till en kriminell organisation från Rio de Janeiro som är verksam i delstaten Paraíba, uppger polischefen för g1.
Nu försöker utredarna klarlägga omfattningen av det betydligt större antal mord som han själv har uppgett att han begått.
I förhör har den misstänkte maffiatorpeden uppgett att han ligger bakom cirka 80 mord – första gången som 13-åring.
Kan vara värst någonsin
Han har redan visat polisen var en kropp är begravd i ett av de fall som kopplas till honom.
Om uppgifterna visar sig stämma är Jorlan den värste seriemördaren i brasiliansk historia. Pedro Rodrigues Filho, kallad ”den brasilianske Dexter” efter tv-serien, är dömd för 71 mord, skriver New York Post.