Nurul Islam Marzan och en andra oidentifierad man dödades i de tidiga timmarna av fredag i Dhaka.
Dödsfallen inträffade när antiterroristpolisen plundrade en byggnad i Rayer Bazar-området, berättade polisen för AFP.
Kaféets gisslan sköts eller hackades till döds i det som var Bangladeshs värsta terrorattack.
Commandos stormade Holey Artisan café i Gulshan grannskapet efter en 12 timmars belägring, rädda 13 personer. Två poliser och sex militanta dödades också i attacken den 1 juli.
Polisen sa att Marzan var en högt uppsatt person i den förbjudna militanta gruppen Jamaat-ul Mujahideen Bangladesh (JMB) och tros ha varit operativ befälhavare för attacken.
De säger att han planerade det med Tamim Ahmed Chowdhury, en kanadensare från Bangladesh, som dödades i en polisräd nära Dhaka i augusti 2016.
Det finns ingen oberoende bekräftelse på vad som hände. I augusti fanns det uppgifter som tydde på att Marzan hölls häktad av polisen, precis som myndigheterna sade att de försökte gripa honom.
Den så kallade islamiska staten (IS) tog på sig ansvaret för caféattacken och lade ut onlinebilder av angriparna med en svart IS-flagga. Men myndigheterna i Bangladesh har länge insisterat på att IS inte har någon närvaro i landet och att JMB enbart bar skulden.
Sedan attacken har myndigheterna lett till ett ingripande mot militanta och lämnat dussintals döda, många av dem äldre medlemmar av JMB.
Polisen sa att Marzan, som var omkring 30 år, gick med i en gren av JMB 2015 efter att ha hoppat av Chittagong University, där han var en arabisk student.
En av de misstänkta hjärnan bakom caféattacken i Dhaka, Bangladesh i juli, där 20 gisslan dog, har dödats i en skottlossning, säger polisen.