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.
התרעות פיקוד העורף