Ins Visier als Terrorverdächtiger geriet Abrini, nachdem am 24. November 2015 Überwachungskamera-Bilder einer Tankstelle in Ressons-sur-Matz, einer kleinen Ortschaft an der Autoroute A1 Brüssel-Paris ausgewertet worden waren, die ihn am 11. November 2015 zusammen mit dem Hauptattentäter der Anschläge von Paris Salah Abdeslam zeigten. Dort war zu sehen, wie Abrini zusammen mit Abdeslam in einen schwarzen Renault Clio einstieg. Dieser Wagen wurde später bei den Anschlägen von Paris am 13. November 2015 als Täterfahrzeug identifiziert. In dem Auto wurden auch DNA-Spuren und Fingerabdrücke von Abrini sichergestellt. Später wurden Abrinis Spuren auch in zwei konspirativen Wohnungen in Brüssel gefunden. Nach monatelanger Fahndung wurde Abdeslam am 18. März 2016 im Brüsseler Stadtteil Molenbeek von der belgischen Polizei festgenommen, während Abrini weiterhin flüchtig blieb.