הותר לפרסום כי במהלך הלילה (בין ראשון לשני) בפעילות משותפת של שב"כ, משטרת ישראל וצה"ל נעצר על ידי לוחמי הימ"מ והשב"כ אחמד דואבשה, בן 21, תושב הכפר דומא שבחטיבת בנימין. בחקירתו הראשונית קשר עצמו דואבשה לביצוע הפיגוע בו נרצח לפני עשרה ימים הנער בנימין אחימאיר תושב ירושלים, סמוך לחוות מלאכי השלום. המחבל הועבר להמשך חקירה בשב"כ.
לפי דיווחים פלסטינים, מעצר המחבל נעשה סמוך ל-02:00 לפנות בוקר. במהלכו כיתרו כוחות צה''ל בית בכפר השייך לקרובי משפחה של המחבל, ככל הנראה לאחר שהסתתר אצלם. הכוחות כרזו לו לצאת מהבית וכעבור שעה הוא הסגיר עצמו לידי הכוחות.
משארע הפיגוע פעלו שב"כ וצה"ל בריכוז מאמץ מודיעיני ומבצעי בניסיון להתחקות אחר זהות המחבל. ביממה האחרונה נרשמה התפתחות משמעותית בחקירה ובשעות הלילה פשטו הכוחות על הכפר דומא וכאמור הביאו למעצרו של החשוד.
בנימין אחימאיר, רועה צאן, יצא עם צאנו מהחווה מלאכי השלום בחטיבה המרחבית בנימין לפני כשבוע וחצי בשעות הבוקר. כעבור כמה שעות, חזר הצאן אל החווה ללא אחימאיר, ועלה החשד לגורלו. המידע הועבר לידיעת המשטרה וצה"ל שפתחו בסריקות נרחבות, כשכבר בשעות אחר הצהריים התפתחו הפרות סדר אלימות, במהלכן ישראלים הגיעו אל אזור אל מועייר הסמוך לחווה, הציתו כלי רכב, ידו אבנים ונמלטו. יום לאחר מכן, אותרה גופתו של הנער.
במאחז מלאכי השלום, שבו התגורר אחימאיר, טענו כי מדובר בהמשך של הניסיונות לפגוע באנשי החווה החקלאית מצד פלסטינים תושבי הכפרים הסמוכים. אז התברר, כי לפני שבועות אחדים כוחות הביטחון עצרו חוליית מחבלים מהכפר אל-מועייר הסמוך, שתכננו לבצע פיגוע באנשי החווה במתווה כזה או אחר. מאז הם הועברו לחקירה שטרם הסתיימה.
"רצח מתועב, שולח תנחומים מעומק הלב למשפחתו", נמסר מראש הממשלה נתניהו, "כוחות צה"ל ושב"כ נמצאים במרדף נרחב אחר הרוצחים הבזויים וכל מי ששיתף עמם פעולה", הוסיף רה"מ. "אנחנו נגיע אל הרוצחים וסייעניהם כפי שאנחנו עושים עם כל מי שפוגע באזרחי מדינת ישראל. אני קורא לכל אזרחי ישראל לאפשר לכוחות הביטחון לעשות את עבודתם באין מפריע, כדי שנוכל לבוא חשבון עם הרוצחים המתועבים וסייעניהם במהרה".