המחבל נוטרל ומצבו הוגדר כקל-בינוני. בעת האירוע החל המחבל לדקור את המתפללים, פגע בהם וניסה להימלט מהזירה. הוא התכוון לדקור אנשים נוספים בנתיב המנוסה שלו אך לא הצליח. נצ"מ דוד גז, מפקד מרחב יפתח, סיפר בערוץ 2 כי המחבל נתפס תחילה ע"י אזרח, והוחזק עד להגעת כוחות הביטחון. עוד אמר גז: "הוא ניסה לרדת קומה למטה על מנת להמשיך במסע הדקירה, שם הוא נתפס. אנחנו מבצעים המון פעולות מודיעיניות ומבחינתנו כרגע, הוא פעל לבד, אבל אי אפשר לשלול". תחילה היה חשש כי באזור ישנו מחבל נוסף, לכן נערכו סריקות באזור לאיתור חשודים. לאחר מכן הוסר החשש.
לאחר מכן, הותר לפרסום כי את הפיגוע בתל אביב, ביצע פלסטיני בן 36, תושב דורא, הסמוכה לחברון ואין לו רקע ביטחוני קודם. הוא הועבר להמשך חקירת שב״כ.
פז יצחק, שעובד סמוך לבניין פנורמה, סיפר: "אחד המתפללים עמד ממש מחוץ לדלת, ואז נדקר בגרון על ידי המחבל. השוטרים תפסו את המחבל במהלך הניסיון בריחה שלו. אני לא ראיתי עוד מחבל, אבל ראיתי מישהו שרודפים אחריו". עדי ראייה במקום דיווחו על כך שאחד הפצועים בפיגוע דקור בכל גופו, ככל הנראה מדובר באדם הראשון אליו ניגש המחבל.
מרב, עדת ראיה שהייתה בפיגוע סיפרה לערוץ 2: "אנחנו נמצאים במתחם של הדקירה, אנחנו בקומת המרתף, נתנו לנו הוראה לסגור את הדלתות. יש פה תנועה של אמבולנסים ומשטרות ושוטרים מסתובבים עם רובים שלופים על מנת לסרוק את האזור. השוטרים נמצאים כאן גם עם אופנועים וסגרו את הגישה. שמעו פה צעקות, אני בשוק ממה שקורה כאן, יש פה בלאגן אדיר. אחד העובדים שלנו היה בבית הכנסת וזה קרה שם. הוא ראה את הכל. הוא בטראומה, הוא לא מתקשר כרגע. אנחנו מפחדים, אלה שעות שאנשים יוצאים מהעבודה".
התרעות פיקוד העורף