שני המחבלים שביצעו הלילה את הפיגוע באריאל נעצרו פחות מיממה לאחר ביצוע המעשה, במבצע של שב"כ, צה"ל והימ"מ. השניים נעצרו כשהם בחיים, ויחד איתם נתפסו שני כלי הנשק שעל פי החשד שימשו אותם בביצוע הפיגוע. הם הועברו לחקירת שב"כ. השניים נעצרו בכפר קרוואת בני חסן.