Ahlam Albashir, 23 tuổi, người Syria, đến Istanbul từ 4 tháng trước, bị bắt với cáo buộc là nghi phạm chính.
Các nhà điều tra nói rằng Albashir lên kế hoạch đánh bom dọc đại lộ Istiklal hôm 13/11.
21 người được nói là đã bị triệu tập để thẩm vấn.
"Chúng tôi sẽ trả đũa những đối tượng gây ra vụ tấn công khủng bố ghê tởm này", Bộ trưởng Nội vụ Suleyman Soylu tuyên bố ngày 14/11.
Sáu người thiệt mạng và vài chục người khác bị thương trong vụ đánh bom mà Chính phủ Thổ Nhĩ Kỳ cáo buộc đảng Công nhân người Kurd (PKK) gây ra.