כוחות הביטחון עצרו את המחבלים שביצעו את הפיגוע לפני כחודש במעיין דני (עין בובין) שבדולב, שבו נרצחה רנה שנרב בת ה-17, ונפצעו אביה ואחיה. כך הותר הערב (שבת) לפרסום. שלושת המחבלים, שחלקם נעצרו כבר ימים ספורים לאחר הפיגוע, הם תושבי אזור רמאללה ובנימין, ופעילים בארגון החזית העממית. הם חשודים בביצוע פיגועים נוספים בגזרה.
על פי הודעת השב"כ, בראש חוליית המחבלים עמד אמר מינא סלים ערביד, בן 44 מרמאללה, מבכירי החזית העממית בגזרת העיר. עוד נמסר מהשב"כ כי ערביד עמד בראש התשתית, הכין את המטען ואף הפעיל אותו ברגע שהבחין במשפחת שנרב מגיעה למעיין.
מחבל נוסף שנעצר הוא קסאם א-כרים ראגח שבלי, בן 25 מהכפר כובר שבגזרת בנימין, אשר ייצר את חומר הנפץ שממנו הורכב המטען, סייע בהרכבת המטען והיה שותף להפעלתו בשטח. עוד נעצר יזן חסין חסני מג'מאס, בן 25 מרמאללה, שלפי שב"כ היה שותף מלא לתכנון הפיגוע וביצועו בפועל. שלושת המחבלים תכננו לבצע פיגועים נוספים, כולל פיגועי ירי ופיגוע חטיפה. כמו כן, במהלך החקירה נתפס מטען נוסף שהיה ברשות החוליה, ופוצץ בשטח על ידי כוחות הביטחון.
עוד צוין כי נעצר חבר חוליה נוסף בשם נזאם סאמי יוסף אולד מחמד, בן 21 מביר זית, אשר פעיל בארגון הסטודנטים של החזית העממית באוניברסיטת ביר זית.
רנה שנרב נפצעה אנוש מפיצוץ המטען שהטמינו המחבלים בשטח המעיין. היא סבלה מפגיעה רב מערכתית, וזמן קצר לאחר הפיגוע נאלצו גורמי רפואה לקבוע את מותה. אביה, הרב איתן שנרב, נפצע קשה, ואחיה דביר נפצע בינוני.
לפני כעשרה ימים פורסמה בחדשות הערב הקלטת השיחה בין אביה של רנה למוקד הביטחון בנימין, דקות לפני הפיגוע. בשיחה נשמעת המוקדנית אומרת כי "אין בעיה להיכנס", וכי מאבטחים יגיעו למעיין ב-11:00. "זה עלול להיות קצת מסוכן", ציינה. ההערכה היא כי המחבלים תכננו לפוצץ את המטען כשיגיעו למקום חיילים, אולם בני משפחת שנרב הקדימו את האחרונים.