Kofferten ble funnet i en drosje som var parkert foran femstjernershotellet St. Regis og kroppen bar preg av mishandling, skriver nyhetsbyrået AFP.
Den drepte 62 år gamle kvinnen hadde tilbrakt et par dager på hotellet med sin 19 år gamle datter, og på mandag kom også hennes 21 år gamle kjæreste, opplyser Djoko Hari Utomo i politiet.
Et overvåkingskamera skal ha filmet offeret og datterens kjæreste i krangel i hotellobbyen mandag kveld.
Hotellpersonalet bar ned koffertene
Neste morgen sjekket det unge paret ut, og de lot personalet bære ned bagasjen til en ventende drosje utenfor hotellet. Blant kolliene var kofferten som inneholdt den døde kroppen, skriver AFP.
Det makabre funnet ble gjort da paret aldri dukket opp til drosjen, opplyser politisjef Utomo.
Paret skal være fanget av et overvåkningskamera som viser at de forlater hotellet langs stranden på baksiden av bygget.
Tirsdag starten politiet jakten på de to, og onsdag ble de pågrepet sovende på et annet hotell.
Lege: – Offeret må ha kjempet
– Dette er et drap. Våre undersøkelser vil avgjøre om vi mener det er overlagt eller ikke, sier Utomo.
Offerets kropp er sendt til sentralsykehuset i hovedstaden Denpasar for obduksjon.
– Ut fra sårene å dømme, må offeret ha kjempet, sier lege Ida Bagus Alit.
Hotellet sier de er gjort kjent med tragedien, og at de bistår myndighetene i etterforskningen.
Den amerikanske ambassaden i Jakarta sier i en uttalelse at de er klar over «dødsfallet til en amerikansk borger på Bali, og at to personer er arrestert i saken»