La dépouille du garçonnet a été retrouvée "intacte" dans les eaux, a déclaré le shérif du comté d'Orange, Jerry Demings, lors d'une conférence de presse.
"Il faudra bien sûr que l'autopsie le confirme mais je suis presque certain que l'enfant a été noyé par l'alligator", a-t-il ajouté.
La police a donné pour la première fois le nom du petit garçon, Lane Graves, âgé de deux ans et originaire du Nebraska, dans le centre des Etats-Unis.
Il avait été emporté par un alligator alors qu'il jouait non loin de sa famille vers 21H00 mardi (01H00 GMT) sur la plage d'un lac artificiel. Malgré les efforts frénétiques de son père pour l'arracher à la mâchoire de l'animal, l'enfant avait disparu dans les eaux.
"Le père a fait de son mieux, il a essayé de sauver l'enfant, en vain", a raconté le shérif. L'animal mesurait entre un et deux mètres de long, selon le quotidien local Orlando Sentinel.
L'attaque a duré moins de trente secondes, d'après un touriste qui a assisté à la scène depuis le balcon de sa chambre d'hôtel.
"J'ai regardé et un maître nageur arrivait. Il a crié +tout le monde hors de l'eau+. La mère était là, elle était dans tous ses états, courant partout en le cherchant", a confié au même journal Bill Wilson, venu du nord des Etats-Unis.
Le drame a d'autant plus frappé les esprits qu'il s'est produit au coeur du domaine abritant le royaume féérique de Disney World, qui attire des millions de touristes chaque année. C'est la première fois que le parc déplore un tel décès en 45 ans.
Le lac artificiel où avait disparu le petit garçon se trouve sur le domaine d'un luxueux complexe hôtelier, le Disney Grand Floridian.
Il est interdit à la baignade mais rien ne prévient les promeneurs de la présence d'alligators. Or ce bassin est relié à un lac naturel et les alligators, très répandus en Floride, peuvent franchir des langues de terres séparant des cours d'eau.
Cinq alligators ont d'ailleurs été découverts dans les eaux du parc pendant les battues pour retrouver l'enfant. Disney World a fermé toutes les plages du domaine.
"Nous allons nous assurer que nous retrouvons l'alligator en cause", a dit à la presse le directeur des services de pêche et de protection de la faune de Floride, Nick Wiley.
"Nous allons donc soit vérifier qu'il figure parmi ceux qui ont déjà été capturés", grâce notamment aux empreintes de morsures sur l'enfant, "soit continuer à chercher jusqu'à ce qu'on retrouve le bon".
"Nous continuerons également à assister Disney dans leur travail pour s'occuper de la question des alligators dans le parc", a-t-il ajouté.
Les responsables du Walt Disney World Resort se sont dits "anéantis" par l'accident.
"En tant que parent et grand-parent, je suis de tout coeur avec la famille Graves", a déclaré Robert Iger, PDG de Disney.
"Mes pensées et mes prières les accompagnent, et je sais que tout le monde à Disney se joint à moi pour leur adresser nos plus sincères condoléances", a-t-il ajouté.
Les autorités ont refusé mercredi d'évoquer la possible responsabilité du parc ou des parents devant les journalistes.
Les équipes de recherche, assistées par un hélicoptère, avaient utilisé un sonar et balayé la zone avec de puissants projecteurs pendant la nuit tandis que des pompiers arpentaient les bords du lac, qui fait près de 70 hectares, soit près de 70 terrains de football, avec des caméras infrarouges braquées sur les eaux.
Les plongeurs ont finalement retrouvé l'enfant à une dizaine de mètres du rivage, par moins de deux mètres de profondeur, selon le shérif.
Depuis 1948, 22 personnes sont mortes à cause de morsures d'alligators en Floride, selon les autorités. Une seule attaque mortelle d'alligator avait été recensée en 2015, la première depuis 2007.
Cet accident est un nouveau coup dur pour Orlando, qui vit essentiellement des touristes qui viennent visiter les nombreux parcs d'attractions de la région ou pour une croisière.
La ville a été le théâtre dimanche du pire attentat depuis le 11-Septembre sur le sol américain, qui a fait 49 morts et 53 blessés dans une boîte gay.
Deux jours plus tôt, une jeune chanteuse connue y avait été assassinée par balle.
