שלושה שבועות לאחר שדקר גבר בן 67 ביפו, הסתיימה חקירת המחבל שנתפס פחות משעה לאחר מכן. בתיעוד ראשון מהפיגוע נראה המחבל, מוחמד בני עודה (18), צועד מכיוון הים ועוקב אחרי הגבר ואשתו, תושבי בת ים. או אז הוא שולף סכין ומתחיל לדקור פעם אחר פעם את הגבר - ואז נמלט ברגל למסגד סמוך. צפו בתיעוד ממצלמות האבטחה של הפיגוע, שאירע שעות לאחר הפיגוע בירושלים שבו נרצח ביריות אלי קיי.
חקירת החשוד שנתפס באותו מסגד ביפו במרדף שניהלו שוטרי מרחב יפתח, התנהלה ביחידה המרכזית של מחוז ת"א ושב"כ. מהחקירה עלה כי המחבל יצא מהעיירה טמון הסמוכה לשכם - שם התגורר - ונסע באותו יום ליפו, שם עבד בעבר כשוטף כלים במסעדה כשהוא ללא אישור שהייה בישראל.
עם הגעתו ליפו, הלך המחבל לים סמוך למסעדה בה עבד, ולאחר מכן זיהה ברחוב בת ים את בני הזוג צועדים ועקב אחריהם כאשר על גופו מוסתרת סכין שבה הצטייד מבעוד מועד. כאשר הבחין שהרחוב ריק מאדם התקרב מאחור אל בני הזוג והחל לדקור את הגבר כמה פעמים. הגבר שנפצע מהדקירות ניסה להדוף את המחבל ולמנוע ממנו מלגשת לאשתו, עד שנמלט מהמקום.
כוחות גדולים של מרחב יפתח במשטרת מחוז תל אביב פתחו במצוד אחר המחבל ותוך פחות משעה לכדו אותו במסגד. בתום חקירתו, בחשד לניסיון רצח על רקע לאומני, הוגשה נגדו הצהרת תובע בדבר הכוונה להגיש נגדו כתב אישום, לצד בקשה למעצר עד תום ההליכים.
השחקנית והדוגמנית חן יאני הייתה עדה לפיגוע. "ראיתי זוג מבוגר הולך, ומישהו שהתקרב אליהם פשוט הכה את הגבר", אמרה. "חשבתי שזה שוד, צרחתי בשביל שהתוקף יידע שמישהו רואה אותו".
גיל שני, השכן שסייע לבני הזוג, סיפר כי "הזמנתי משטרה ומד"א, ועד שהם הגיעו חסמתי לפצוע את העורקים. היו לו דקירות בצוואר, ביד ובזרוע. הוא נשאר בהכרה ושתה מים כדי להירגע".