Dr Imran Farooq, en ledare för Karachis inflytelserika MQM-party, knivhöggs till döds nära sitt hem i Edgware i norra London i september 2010.
Khalid Shamim och Mohsin Ali var kvarhållna nära Pakistan-Afghanistan gränsen i Chaman, Balochistan provinsen.
De ska överlämnas till Pakistans federala utredningsbyrå.
BBC: s Shahzeb Jillani i Pakistan säger att mordet var allmänt sett som en politiskt motiverade dödande eftersom Dr Farooq var enligt uppgift planerar att bryta sig loss från MQM ledarskap i London och starta ett nytt parti.
De arresterade misstänkta och en tredje man vid namn Mohammed Kashif Khan Kamran arbetade för MQM-partiet, sade tjänstemän.
I ett uttalande avvisade MQM-partiet alla förbindelser med misstänkta eller inblandade i mordet på dr Farooq och anklagade den pakistanska regeringen för politisk viktimisering.
Dr Farooq var parlamentarisk ledare i Pakistans nationalförsamling när han gömde sig under en militär operation mot MQM (Muttahida Quami Movement Party) 1992.
Pakistans myndigheter har häktat två män som misstänks vara inblandade i mordet på en exilpolitiker i London för fem år sedan, säger tjänstemän.