אמש, כוח של הימ"מ והשב"כ עצרו את השניים בתום מצוד ממושך, שנתפסו בבתיהם בתוך אזור יהודה ושומרון, כאשר הנשקים שבהם בוצע הרצח נתפסו גם הם והועברו לשב"כ. אחד המחבלים מוכר לכוחות הביטחון כמזוהה עם ארגון חמאס.
מדובר צה"ל נמסר מיד לאחר הפיגוע כי השניים הגיעו ברכב לעיר אריאל, ירו לעבר המאבטח בעמדת השמירה בכניסה לעיר. לאחר הירי שבוצע דרך החלון, הם ירדו מהרכב, דקרו אותו, ולאחר מכן הם ביצעו פניית פרסה ונמלטו על דרכם חזרה. על פי דיווחים פלסטינים, המחבלים השתמשו בתת-מקלע מסוג קרלו.
התרעות פיקוד העורף