נמשך המצוד הנרחב אחר המחבל עודאי כאמל תמימי, שירה למוות בלוחמת נועה לזר ז"ל ופצע באורח קשה מאוד מאבטח במחסום שועפאט בצפון ירושלים. בחיפושים משתתפים כוחות גדולים של מחוז ירושלים ומג״ב בשילוב יחידות משטרתיות מיוחדות, אנשי שב"כ ומסוק המערך האווירי של המשטרה. מאמצים מיוחדים נעשים גם במישור המודיעיני. בתוך כך, לזר הובאה הלילה למנוחות בבית העלמין בכפר יונה. לבקשת המשפחה ההלוויה הייתה סגורה לסיקור תקשורתי.
מפקד מחוז ירושלים ניצב דורון תורג'מן עומד בראש חפ"ק משטרתי משולב המנהל את המצוד אחר המחבל. הפעילות מתבצעת באמצעות מגוון אמצעים טכנולוגיים מתוחכמים וכוחות מיוחדים. לפי הערכות, המחבל, שאינו בעל עבר ביטחוני, מסתתר בשועפאט או בעיירה הסמוכה ענאתא, וינסה לעבור אל שטחי הרשות.
כוחות הביטחון עצרו ותחקרו את אחיו, את אביו ואת אמו של המחבל. נעצר גם הנהג שהסיע אותו אל המחסום שבו ירה על המאבטחים. במערכת הביטחון סבורים כי הנהג, שהסגיר את עצמו למשטרה לאחר שברח מהמעבר בזמן הפיגוע, לא ידע על כוונת המחבל לבצע פיגוע וכי הוא אינו מעורב בו. נעצרו כמה חשודים נוספים בחשד שסייעו למחבל.
בית משפט השלום בירושלים האריך עד ליום ראשון את מעצרם של ארבעה חשודים במעורבות בפיגוע, בהם גם אחיו של המחבל. במקביל למצוד הנמשך נעשה תחקיר מקיף של הפיגוע, וממנו עולה כי האירוע התרחש במהלך חילופי המשמרות בין המאבטחים, שמלאכתם היומיומית קשה מאוד וסיזיפית. בזמן הפיגוע מרבית לוחמי המעבר היו צפופים בדבוקה אחת ומסתמן כי לא היו לוחמים בעמדות החיצוניות של המעבר, השולטות בתצפית על המעבר עצמו.
גורמי ביטחון מתחו ביקורת על כך שהלוחמים במעבר לא רדפו אחרי המחבל שנמלט רגלית, וגם לא מיהרו לירות לעברו, והם מעריכים כי יינקטו צעדים משמעתיים נגד לוחמים ומפקדים במעבר. כמו כן, לוחמי מג"ב החלו לירות אל הכיוון שאליו נמלט המחבל רק לאחר שכבר נעלם מהמקום. לפיכך הסוגייה הצפויה לעמוד בלב התחקיר המבצעי היא תפקוד המעבר בדקות שקדמו לפיגוע ואחריו. כאן עולים כמה סימני שאלה גדולים בעניין רמת הכשירות, האימון והפיקוח, וכן ייבחן עניין החתירה למגע של הלוחמים במעבר לאחר הפיגוע.
על פי התחקירים, המחבל הספיק לירות בלוחמים שמונה כדורים מטווח אפס באמצעות האקדח שהיה בידו ללא הפרעה, לפני שנמלט רגלית לאחר מעצור בנשק. עם זאת, גורמים במערכת הביטחון הדגישו כי התחקיר חייב לעסוק בנושאים עמוקים ורחבים הרבה יותר מאשר רק בתפקוד הלוחמים המוצבים במעבר במהלך האירוע, וכי נדרש לבחון לעומק את מימוש האחריות למעבר של מפקדת מג"ב בעוטף ירושלים בין היתר באמצעות ביצוע תרגילים, ביקורות פתע ואכיפה מבצעית. זאת בייחוד כשמדובר בתקופה מתוחה מאוד ביו"ש וגם בשועפאט, שעל פי הערכות, יש בו אלפי כלי נשק לא חוקיים.
במעבר שועפאט משרתים לוחמים ממסגרות שונות, המהווים יחד כוח לא הומוגני, המורכב מחיילים מגדוד מעברים של צה"ל, ממאבטחים אזרחיים ומפיקוד של מג"ב, שלוחמיו נמצאים גם הם במעבר. הרכב הכוחות המגוון מחייב עוד יותר אימון, פיקוח ובקרה על המעבר. הרמטכ"ל אביב כוכבי ביקר ערב חג הסוכות באזור הפיגוע, שוחח עם מפקדים בגזרה ועם לוחמים בגדוד ארז, גדוד המעברים של המשטרה הצבאית שבו שירתה סמלת נועה לזר ז"ל, ואמר כי בשל פעילות הגדוד נמנעים פיגועים מדי יום. עם זאת, הוסיף: "נצטרך ללמוד את האירוע ולהפיק ממנו את הלקחים כדי למנוע אירועים מסוג זה. זאת האחריות שלנו ונעשה את זה באופן המעמיק ביותר".