ברגע הזה הבחין היורה בניידות המשטרה ופתח גם לעברן באש. שוטרי הסיור ירדו כדי להשיב בירי ולחתור למגע כדי לעצור את היורה, אנאס אלעתאיקה (22) מרהט. אלעתאיקה ירה כמה כדורים לעבר השוטרים שהסתתרו מאחורי דלתות הניידות וכן לעבר הגלגלים שלהן, אחר כך נכנס לרכב בו נהג חברו, מוחמד אבו סידרה (25), גם כן מרהט והשניים נימלטו מהמקום בנסיעה פרועה. השוטרים קפצו בחזרה לניידות והחלו לרדוף אחר מכוניתם של השניים, אולם בשל תקר באחד הצמיגים כתוצאה מהירי, גרם לרכבי הסיור לעצור לאחר 200 מטרים.
אלעתאיקה ואבו סידרה נמלטו ושבו לעירם. שוטרי הסיור חרקו שיניים, אך שבו לתחנה בה הם משרתים בידיים כמעט ריקות: היה להם תיאור של הרכב עימו נימלטו המתנקשים והוא הוכנס כראיה בתיק החקירה שנפתח בעקבות האירוע.
פרטי התקרית היו לשיחה בקרב השוטרים במרחבים נגב ורותם של המשטרה. לכן, כשאישה כבת שלושים, שהתקשרה לצורך הגשת תלונה בעניין גניבת מכוניתה, עלה חשד אצל החוקר שגבה ממנה עדות, כי יתכן וזהו הרכב שאותו הם מחפשים ברחבי הנגב. באותו זמן, היתה המכונית במוסך ועובדיו פעלו לתקן ולשקם אותה, לאחר שהיא נפגעה באירוע הירי. האזנה חשאית שנעשתה לטלפון שלה העלתה, כי היא סיפרה לאדם נוסף על כך שהרכב שלה נמצא במוסך לצרכי תיקונים. האישה הזדהתה כאנור אלעתאיקה (29) מרהט. החוקרים החלו לעשות הצלבות במידע שנאסף בעניין אירוע ההתנקשות והחלו לבצע מעצרים, בהתאם לממצאים שהיו בידיהם.
תחילה נעצרו אבו סידרה ואנאס אלעתאיקה. אנור אלעתאיקה נעצרה כשבוע וחצי אחריהם. בתא המעצר אליו הוכנס אלעתאיקה, היו עוד מספר אנשים. אחד מהם היה מדובב משטרתי סמוי. אלעתאיקה התוודה בפניו מבלי לדעת את תפקידו של האיש וסיפר לו על האירוע ועל שני שותפיו. המידע שמסר, חיזק את עובדות תיק החקירה, אליו צורפו גם ראיות וממצאים נוספים. בין אלו, העתקים של תמלילי הקלטות, תיעוד מצלמות אבטחה בהן נראית מכונית המתנקשים חוסמת את דרכה של המכונית בה ישב קורבן ההתנקשות ואת היורה מבצע ירי לעבר המכונית וניידות המשטרה, דו"ח התאמות די אן איי שנעשו בממצאים שאותרו בזירה ועוד.
עורכת הדין אורלי פיתוסי מפרקליטות המחוז הדרומי, גיבשה מהממצאים, הראיות והעדויות כתב אישום נגד השלושה, שהוגש לבית המשפט המחוזי בבאר שבע. הם מואשמים בעבירות של ניסיון רצח, חבלה בנסיבות מחמירות, עבירות נשק, דיווח כוזב למשטרה ושיבוש הליכי חקירה. לצד כתב האישום הגישה הפרקליטות במחוז הדרומי בקשה לבית המשפט, להאריך את מעצרם של הנאשמים מחשש לשיבוש הליכי משפט וניסיון הימלטות מהדין.
התרעות פיקוד העורף