81 år gamle Bulger skal ha vært lederen for den irskamerikanske kriminelle organisasjonen Winter Hill Gang i Boston på 1970- og 80-tallet, og amerikanske myndigheter mener han kan knyttes til minst 19 drap.
Bulger havnet på FBIs «Most Wanted»-liste i 1999, og en egen etterretningsgruppe ble opprettet for å spore ham opp.
Dusøren på to millioner dollar for opplysninger som førte til pågripelse er fortsatt den største som er utlovet for en amerikansk statsborger noensinne.
Letingen etter Bulger har lenge vært en flau affære for FBI, som har blitt anklaget for å ikke prøve hardt nok.
Bulger ble sist observert i London i 2002, før han ble pågrepet i Santa Monica i California onsdag.
Etterlyste kjæresten
Tirsdag innledet FBI en storstilt mediekampanje der de etterlyste Bulgers 60 år gamle kjæreste, Catherine Elizabeth Greig, som de håpet ville lede dem til riktig mann.
FBI kjøpte reklameplass i 14 amerikanske byer, og gikk ut med detaljerte beskrivelser av Greig. Det ga resultater, og de to ble pågrepet i en bolig uten dramatikk, skriver CNN.
Bulger og Greig skal fremstilles for retten i Los Angeles torsdag.
Der vil Bulger trolig bli tiltalt for overlagt drap, drapsplanlegging, narkotikasalg, utpressing og hvitvasking av penger.
Greig vil bli tiltalt for å ha hjulpet Bulger med å skjule seg.
Var FBI-informant
Bulgers liv som notorisk gangster har vært skildret i utallige bøker, og Jack Nicholsons rollefigur i storfilmen «The Departed» fra 2006 er basert på Bulgers rolle som FBI-informant.
Bulger fungerte i en årrekke som FBIs muldvarp i Boston, og foret etterforskerne med informasjon om den rivaliserende Patriarca-familien.
Han bestemte seg for å flykte i 1995, da FBI-agenten som rekrutterte ham tipset Bulger om at han kom til å bli tatt selv.
Agenten ble i 2002 dømt for svindel og beskyttelse av Bulger og hans kompanjong Stephen Flemmi, og en etterforskningskomité refset FBI for bruken av kriminelle informanter.