Polisen hävdar 28-årige Nazrul, även kallad Nazu, var mannen som våldtog den 74-åriga nunnan.
Mannen, som påstås vara medborgare i Bangladesh, greps vid en järnvägsstation i Kolkata (Calcutta).
Händelsen orsakade upprördhet i Indien och ledde till gatudemonstrationer i många städer över hela landet.
Detta markerar det sjätte gripandet i brottet.
Polisen har identifierat åtta misstänkta i attacken, varav två fortfarande är ospårade.
"Alla de fem anklagade arresterade tidigare har namngett Nazrul som den person som våldtog nunnan," en polis berättade BBC.
Dilip Kumar Adak, biträdande generalinspektör vid statens avdelning för brottsutredning, berättade för AFP:s nyhetsbyrå att polisen agerade på ett tips av att Nazu, som hade flytt till Bangladesh efter att ha identifierats från övervakningsbilderna av attacken, skulle återvända till Kolkata med tåg.
I maj sa polisen att de hade arresterat Milon Sarkar och beskrev honom som ledare för gänget som attackerade klostret. De sade att det inte var klart vilken roll mannen hade spelat i fallet.
Under attacken i Ranaghat den 14 mars stals pengar från klosterskolan och byggnaden plundrades, innan nunnan våldtogs i klostret självt.
Polisen utreder våldtäkten på en äldre nunna i delstaten West Bengal säger att de har gripit en huvudmisstänkt i brottet.