במסגרת החקירה שמנהלים חוקרי מחוז ירושלים ושב"כ, עולה כי שלושת המחבלים הם שלושה פעילי חמאס המזוהים עם ארגון הטרור המתועב, הם ובני משפחותיהם. המשטרה ושב"כ הצליחו לאסוף חומרים שקושרים אותם לארגון חמאס, מה שמחזק את הפרטים המזהים שחפפו בין הפיגוע מהבוקר לבין טבח ה-7/10, כאשר גם במקרה הזה המחבלים הגיעו חמושים. חשוב לציין כי ערנותם של הלוחמים והתגובה המהירה שלהם מנעה פיגוע גדול מאוד עד כדי טבח, כאשר משטחי איו"ש הם נסעו לנהרות ירושלים, שם חשדו בהם הלוחמים ותגובת הלוחמים הביאה לחיסולם במקום ומנעה את חדירתם לירושלים וביצוע פיגוע רחב היקף.
לוחמי מג"ב וכוחות הביטחון ירו לעבר רכב המחבלים וניטרלו את החולייה, ובסריקות ברכב נמצאו שני רובי M16, שני אקדחים, שני גרזנים, עשר מחסניות מלאות ומאות כדורים בתפזורת ולבוש דמוי מדי צה"ל. על פי הערכה, עירנותם של הכוחות במחסום מנעה פגיעה משמעותית בחיי אדם.
גורם בכיר במשטרה התייחס לממצאים בזירת הפיגוע והעריך כי "נמנע פיגוע ענק ומתגלגל. בהחלט נבדק לניסיון חיקוי של הטבח בדרום. צריך להבין שבתוך הרכב נמצאו כלי נשק, מחסניות ותחמושת רבה, גרזנים, לוחיות זיהוי ישראליות והמון תמרים. הממצאים האלו מצביעים על כוונה לבצע אירוע מתגלגל בתוך ירושלים, שיכלול שהייה לאורך זמן, ייתכן שבמספר זירות. רק עירנות של הלוחמים היא שהובילה את המחבלים לבצע את הפיגוע במקום, אז תגובה מהירה בשטח הובילה לחיסול המחבלים ולסיכול הפיגוע רב הנפגעים שאמור היה להתרחש".
מוקדם יותר הבוקר, כאמור, פתחו מחבלים פלסטינים באש לעבר כוחות הביטחון בכביש המנהרות. צוותי מד"א שהגיעו לזירה פינו אותם לבית החולים הדסה הר הצופים בבירה. לוחמים ששהו באזור ירו לעבר המחבלים וניטרלו אותם. בעת האירוע עמד במחסום אוטובוס עם תלמידות ותלמידים, שהתכופפו מתחת לכיסאות ונשמעו קוראים פרקי תהילים.
חבלן משטרתי בדק חפץ חשוד שהיה בסמוך ושלל חשד למטען חבלה. כוחות משטרה ושב"כ נמצאים בזירה, החלו באיסוף הממצאים, במסגרת החקירה שמתנהלת לבדיקת זהותם של המחבלים, ובהמשך, ככל שיוודאו פרטיהם, כוחות המשטרה יגיעו לבתיהם ויבצעו מעצרים של מקורבים ובני משפחה, במטרה לדעת האם ידעו על כוונתם לבצע את הפיגוע.
התרעות פיקוד העורף