Agés de 28 et 30 ans, selon une source proche de l'enquête, les deux hommes ont été interpellés mardi à l'aube dans le quartier du Mirail, à Toulouse, après avoir été placés «sous étroite surveillance» ce week-end.
Selon une source judiciaire, ils étaient des «connaissances de Merah».
Interpellés par la Direction centrale du renseignement intérieur (DCRI), ces deux hommes peuvent voir leur garde à vue durer jusqu'à quatre jours.
Les enquêteurs cherchent à savoir si Mohamed Merah, qui a tué trois militaires, puis trois enfants et un père de famille juifs, entre le 11 et le 19 mars 2012 à Toulouse et Montauban, a agi seul comme il l'avait affirmé aux policiers lors du siège de son appartement qui devait s'achever par sa mort à 23 ans le 22 mars.
Mardi, à Bruxelles, le ministre français de l'Intérieur, Manuel Valls, a jugé que «la fameuse thèse du loup solitaire ne (tenait) pas pour Merah».
Les familles des quatre militaires victimes de Mohamed Merah – un quatrième parachutiste a été blessé –, qui doivent être reçues mercredi par Manuel Valls, contestent aussi cette thèse du «loup solitaire».
Pour l'heure seul à avoir été mis en examen dans ce dossier, le frère de Mohamed Merah, Abdelkader Merah, 30 ans, a été entendu le 3 janvier par les juges d'instruction pour sa deuxième audition sur le fond.