Mer än 90 andra skadades.
Mannen hölls i Bayingolin prefektur, söder om Urumqi. De andra fyra misstänkta dog i attacken, sa Xinhua.
Myndigheterna har aviserat en ettårig kampanj mot militant våld i Xinjiangprovinsen, där den muslimska uigurminoriteten bor.
Två fordon körde in i folkmassor på en marknad i Urumqi och kastade sprängämnen i torsdagens attack. Ett av fordonen sprängdes.
Enligt tidigare rapporter hade alla fem misstänkta dött i attacken.
Xinhua citerade polisen som säger att männen deltog i "olagliga religiösa aktiviteter" och "tittade och lyssnade på terroristvåld video och ljudmaterial".
Xinjiang har sett en rad attacker under de senaste åren.
Peking har skyllt dessa - och andra nyligen inträffade massövergrepp - på uigurs separatister.
Dessa inkluderar en attack i Peking, där en bil plöjdes in i fotgängare på Himmelska fridens torg, dödade fem personer, och attacker mot järnvägsstationer i Urumqi och Kunming.
Kina säger att det häller pengar i Xinjiang-regionen, men vissa uigurer säger att deras traditioner och friheter håller på att krossas.
Myndigheterna i Kina säger att de har haft en misstänkt under torsdagens attack på en marknad i Urumqi i Xinjiangprovinsen där 39 personer dog.