De andra misstänkta lämnade i en bil som väntade utanför Co-op i Market Street, Ashby-de-la-Zouch, på torsdag kväll.
Under polisarresten blev mannen, 29 år, sjuk och fördes till sjukhus.
Hans död behandlas som oförklarlig och en obduktion kommer att äga rum senare.
Den oberoende polisklagomålskommissionen har inlett en utredning om hans död.
Polisen kallades strax efter 22:00 BST på torsdag till rapporter om en grupp män som hotade personalen med ett basebollträ och golfklubba, och krävde kontanter.
Officerare grep den misstänkte, som sedan blev sjuk på platsen och fördes till Queen's Medical Centre, i Nottingham, där han dog på lördag morgon.
En 24-årig man som greps misstänkt för GBH har släppts i väntan på ytterligare utredning.
En misstänkt rånare som blev stoppad av allmänheten när ett gäng hotade och krävde kontanter från butiksarbetare har dött på sjukhus.