התחפשו לנשים, נכנסו לקסבה של שכם - וחיסלו את רוצחי בנות משפחת די: כמעט חודש אחרי הפיגוע בצומת חמרה שבבקעת הירדן, שבו נרצחו לוסי די ובנותיה מאיה ורינה, חוסלו שני המחבלים שרצחו אותן - חסן קטנאני ומעאד מסרי, פעילי חמאס. מלבדם חוסל בדירת המסתור שבה התחבאו גם בעל הדירה שסייע להם, אברהים חורה. צפו בתיעוד כניסת המסתערבים לקסבה של שכם.
בפעולה נהרג כלב הימ"מ ג'אנגו, בן 7, שלפי הודעת המשטרה מנע בגופו פגיעה בחיי הלוחמים בעת שאלו פתחו בירי לעברם. במשטרה ציינו כי ג׳אנגו היה שותף למאות פעילויות של הימ"מ, בהן לחם לצד לוחמי היחידה בפעולות לסיכול טרור ולמעצר מבוקשים.
לאחר החיסול וסגירת המעגל, אמר ל-ynet האב ליאו די: "בעולם יוכלו לישון טוב יותר כאשר המחבלים הללו כבר אינם בחיים. שמחתי מאוד לשמוע שאף חייל לא נפצע או נפגע באירוע וגם לא אף אזרח חף מפשע. זה מבצע שרק צה"ל ושב"כ יכולים לעשות. אנחנו גאים לגור במדינה שבה כוחות הביטחון כל כך מדויקים ומאומנים, ומודים מאוד לצבא ולכוחות על חיסול המחבלים".
האב אמר כי היה מעוניין לשוחח עם בני משפחות המחבלים: "הייתי רוצה לשאול אותם מה בני המשפחה שלהם רצו להשיג ברצח הזה? מה הדבר הזה יעשה לילדים שלהם, מה הם רצו להשיג בזה?".
הפעולה החלה סמוך לשעה שבע בבוקר, לאחר היערכות מודיעינית משמעותית בהובלת שב"כ. לוחמי הימ"מ פשטו באופן חשאי על דירת המסתור בקסבה, והרגו בתום קרב קצר את שני המחבלים ואת הסייען שלהם. לוחמים מיחידת אגוז ומגדוד 50 הקיפו את המתחם ובודדו אותו עבור כוחות הימ"מ. אש הלוחמים הייתה מדויקת ולכן נפגעו רק שני פלסטינים נוספים מרימוני גז שירו הלוחמים.
הכוחות השתמשו ברימון הלם שהוטל על בית המחבלים מרחפן. במבצע, שהחל באופן מסוערב ונמשך כשעה וחצי בלבד, השתתפו כ-200 לוחמים. במערכת הביטחון מעריכים כי המחבלים הסתתרו בשכם בחודש האחרון בזמן מנוסתם, במהלכו גם אותר רכבם בקרבת העיר.
ראש הממשלה בנימין נתניהו אמר על המבצע: "הבוקר באנו חשבון עם רוצחי לוסי, מאיה ורינה די זכרונן לברכה. המסר שלנו לאלה שפגעו בנו, ולמי שמנסים לפגוע בנו, ייקח יום, שבוע או חודש - היו בטוחים שנבוא אתכם חשבון. אין זה משנה היכן תנסו להסתתר - נמצא אתכם. מי שפוגע בנו - דמו בראשו".
גורם צבאי בכיר בפיקוד מרכז התייחס למבצע בשכם ואמר כי "המצוד הושלם לאחר שהבשילו התנאים המודיעיניים והמבצעיים. כוחות הימ"מ ושב"כ פעלו בתחבולה על היעד עצמו עד שהגיעו להכרעת האירוע. הפעלנו אמצעים נוספים עם חילופי האש לצד הפרות סדר במרחב. יש חשיבות לסיכול מהיר כדי לא לתת השראה למפגעים נוספים".
הוא הודה כי "אנחנו בתקופה מאתגרת עם אירועי ירי לאורך השבועיים האחרונים. אנחנו במצב מיוחד באיו"ש רק בגזרת העיר שכם ולכן גזרה זו עדיין מתוגברת בגדוד". לצד זאת הבהיר: "אין ערי מקלט ביו"ש, לא ג'נין ולא שכם".
בעלת הבית שפוצץ, שבו הסתתרו המחבלים, אמרה כי היא "גאה שהוא פוצץ, הוא היה מקלט להרבה מבוקשים". לדבריה, "כוחות הכיבוש תמיד משתלטים על הבית כשיש מבצעים".