השניים נעצרו לחקירת שב"כ ומשטרה לאחר שנחשדו כחברים בדאע"ש, וכי עמדו בקשר עם סוכן חוץ מטעם הארגון. מן המידע עלה החשד כי השניים תכננו לצאת למדינת אויב ולבצע אימונים או הדרכות למטרות טרור, וביצעו פעולות הכנה לשם כך.
במהלך חקירתו של עזאיזה בשב"כ ובימ"ר צפון עלה כי הוא נשבע לארגון הטרור "המדינה האסלאמית" במטרה לממש את מטרות הארגון, הביע נכונות לבצע פעילות ביטחונית בשם הארגון וחשב לבצע פעילות טרור ביטחונית נגד חיילי צה"ל. עוד עלה בחקירתו כי עמד בקשר עם גורמים בחו"ל בענייני ארגון הטרור, למד כיצד לייצר מטעני צינור וחומרי נפץ, וכן תכנן לצאת לחו"ל למטרות אימונים. בתחום חקירת השב"כ ושוטרי מחוז צפון, יוגש לבית המשפט המחוזי בנצרת על ידי פרקליטות מחוז צפון כתב אישום נגד עזאיזה.
המפגעים זוהו כסאג'יד אכרם, בן 50, ובנו נאוויד אכרם, בן 24, שעבד כבנאי. האב חוסל בזירה בחילופי אש עם המשטרה, ואילו הבן פונה לבית חולים במצב אנוש. הפיגוע התרחש אתמול (ראשון) במהלך אירוע הדלקת נרות חנוכה של חב"ד, כאשר השניים פתחו באש לעבר החוגגים.