החל מסוף שנת 2020 ועד ליום הבריחה חפרו הנאשמים מנהרה שהפתח שלה מתחת למקלחת התא. הנאשמים הסירו לוח שיש מתחת לכיור, חפרו מתחתיו והשיבו מדי יום את לוח השיש למקומו על מנת להסתיר את החפירה. הנאשמים ביצעו את עבודת החפירה באופן יום יומי, במשמרות שהותאמו לסדר היום בכלא, כדי למנוע את חשיפת תכנית הבריחה, ותוך שהם משתמשים בכלי חפירה מאולתרים.
על מנת לסייע לחופרים להוציא לפועל את תוכנית הבריחה, הנאשמים לקחו אף הם חלק בחפירת המנהרה, חלקם גם ישבו בתא ותפקידם היה להתריע מפני הגעת אנשי סגל וכן להשגיח שאסירים אחרים לא ייכנסו אל התא. חלקם סייעו בהוצאת שקי חול מהמנהרה כדי לאפשר לחופרים לצאת ממנה אל התא.
לקראת סיום חפירת המנהרה, החליטו בני הדודים מחמוד ומוחמד עארדה והנאשם ג'ראדאת לפנות אל זכריא זביידי ולהציע לו לברוח עימם מהכלא, על מנת שזביידי ינצל את מעמדו וקשריו ברשות הפלסטינית וידאג שלאחר הבריחה יזכו האסירים הנמלטים למעצר הגנתי ברשות. זביידי הסכים לתוכנית הבריחה והגיש בקשה לעבור לאגף 2.
ב-5 בספטמבר עבר זביידי לתא, וביום זה הושלמה חפירת המנהרה שאורכה כ-30 מטר אל מעבר לחומות הכלא. באותו לילה נמלטו 6 הנאשמים דרך המנהרה, כשהם מצוידים בבגדי החלפה, מזון, ומכשירי רדיו על מנת לעקוב אחר התקדמות החיפושים ומיקום כוחות הביטחון. בריחת האסירים התגלתה כעבור כשעה וחצי, אז החלו חיפושים נרחבים לאיתורם. ששת הנמלטים הגיעו לכפר נאעורה, כאשר מחמוד עארדה ביקש מאחיו שיגיע עם רכב כדי למלט אותם לשטחי הרשות הפלסטינית. משלא הסתייע הדבר בידם, הם החליטו להתפצל לזוגות כדי להקשות על איתורם. בסופו של דבר, נתפסו כל השישה.
חקירת הבריחה הוטלה על צוות חקירה משותף של היחידה הארצית לחקירות בינלאומיות (יאחב"ל) בלהב 433 ושירות הביטחון הכללי. במסגרתה, עלה החשד כי חמישה אסירים מכלא גלבוע שיתפו פעולה וסייעו לבריחת ששת האסירים, ובעקבותיה הוגשה הצהרת התובע באמצעות הפרקליטות.