לאחר שהגיעו לשכונת גילה כשהסכינים מוסתרים על גופם, המחבלים חיפשו קורבן יהודי ופגשו בצעיר תושב המקום ברחוב. לאחר שפנו אליו ובתשובתו הבינו כי אכן מדובר ביהודי, דקרו אותו מספר פעמים באכזריות. לאחר הפיגוע סכין אחת נותרה בגוף הקורבן, סכין נוספת נמצאה בזירה, והשלישית הייתה ברשות אחד החשודים שנמלטו מהמקום לאזור בית לחם לאחר הפיגוע. יממה וחצי לאחר הפיגוע נעצרו החשודים כאמור על ידי כוחות הביטחון באזור בית לחם.
מעצרם של המחבלים הוארך מעת לעת בבימ״ש ועם סיום החקירה בימ״ר ירושלים ובשב״כ גובשה נגדם תשתית ראייתית לביצוע הפיגוע. כאמור, אתמול הוגשה נגדם הצהרת תובע לקראת כתב אישום שצפוי בימים הקרובים ע״י הפרקליטות. כמו כן מעצרם הוארך שוב בארבעה ימים נוספים.