המשטרה עצרה במהלך הלילה (בין ראשון לשני) חמישה חשודים בסיוע לשני המחבלים שביצעו אמש את פיגוע הירי בחדרה. שלושה מהחשודים הם הם תושבי אום אל פחם, בהם אחיו של אחד המחבלים, שני בני דודים נוספים ושני חברים שלהם. אחד מהם חשוד בסיוע למחבלים, וארבעת האחרים חשודים בחברות בתא טרור של דעאש באום אל פחם.
מהמשטרה נמסר: "במהלך החיפושים שבוצעו בהובלת שב"כ יחד עם שוטרי תחנת המשטרה באום אל פאחם ובהשתתפות לוחמי היס"מ, מג"ב וכוחות מיוחדים אחרים של מג"ב אותרו ונתפסו כלי נשק מסוג אקדח ורובה אייר סופט, מכשירי סלולאר, מסמכים ומחשבים וכן טבעות וספרים המזוהים עם תנועת דעאש".
שני המחבלים שעומדים מאחורי הפיגוע בחדרה אמש הם איברהים ואיימן אגבריה, בני דודים מאום אל פחם, אחד מהם הואשם ב-2016 בניסיון הצטרפות לדאעש. כוחות משטרה ומג"ב פעלו באזור אום אל פחם בעקבות הפיגוע, בהם יחידות מיוחדות ומסוקים רבים.
פרשננו יוסי יהושוע מוסיף כי במערכת הביטחון בוחנים כעת את האפשרות להרוס בתים של מחבלים ערבים-ישראלים שביצעו פיגועים - בדומה לנוהג הקיים במקרה של מחבלים פלסטינים - אך יודעים שצפוי קושי משפטי גדול למהלך כזה.
קרוביהם של שני המחבלים אמרו כי "לא ידענו שהם תכננו פיגוע. הם התנהגו כרגיל, כולם מופתעים. שמענו מאנשים על הפיגוע". אחמד אגבאריה, אביו של איימן, אמר כי בנו שהה רוב הזמן בחדרו או בעבודה. "לא הרגשנו שהוא מתכנן לנסוע לחדרה ולהשתמש בירי", אמר האב, שהוסיף כי בזמן הפיגוע "שידרתי משחק כדורגל של הועל אום אל פחם ולא האמנתי כשהתקשרו אליי לעדכן אותי. אנחנו בהלם".
אמש הגיעו מבקרים רבים לבית משפחת המחבלים באום אל פחם. חלקם גינו את הפיגוע, אחרים בירכו. "רבים אמרו שלא היה צריך לעשות מעשה כזה. חבל שהגיעו לנקודה זו", אמרו חלק מהנוכחים. אחרים אמרו כי הם "שמחים על המעשה. זה מסר לממשלה הגזענית הזו, על הנטיעות בנגב, הריסת בתים ביישובים הערביים ומה שמתרחש בשייח ג'ראח".
שני הנרצחים בפיגוע הם לוחמי מג"ב רש"ט יזן פלאח (19) מכסרא סמיע בגליל העליון ורש"ט שיראל אבוקרט (19) מנתניה. בהודעת מג"ב נמסר כי פלאח התגייס לפני כשנה ואבוקרט לפני כחצי שנה. שניהם שירתו בפלוגה מ"ג במג"ב איו"ש. פלאח השאיר אחריו הורים, אח ואחות. אבוקרט השאירה אחריה הורים ואח.
מחקירה ראשונית עולה כי שני המחבלים הגיעו לרחוב הרברט סמואל בחדרה וירו לעבר לוחמי מג"ב בתחנת האוטובוס, הרגו את פלאח ואבוקרט ופצעו אישה שלישית באורח קשה. הם המשיכו בירי ללא הפסקה, בין היתר לעבר רוכב אופניים שעבר באזור. לוחמי יחידת המסתערבים של מג"ב, שישבו במסעדה סמוכה, שמעו את היריות, רצו למקום וחיסלו את המחבלים. שניים מהמסתערבים נפצעו באורח קל עד בינוני.
ארגון דאעש קיבל הלילה אחריות על הפיגוע בהודעה שפרסם בערוץ הטלגרם שלו. צפייה בסרטונים מהפיגוע, שבו מתועדים המחבלים יורים בכלי נשק עד לסיום המחסנית, ואז בקור רוח מחליפים לכלי נשק אחרים ומנסים להמשיך במסע ההרג שלהם, מבהירה שדאעש הוא מקור שלהם. כל פרט בהם הזכיר את מחבלי דאעש: הלבוש בעל הסממנים הדתיים, הכיפה הלבנה הגדולה, השיער שצומח פרא לראשם, הזקן העבות על פניהם, הנרתיק עם הפגיון האימתני שמחובר למותניהם וסמל הענק של הגולגולת בגבו של אחד מהם שנועד, ככל הנראה, לזרוע פחד בציבור.
אחרי הפיגוע בבאר שבע ביום שלישי האחרון, היה זה הפיגוע השני תוך פחות משבוע שמבצעים אזרחי ישראל ערבים המזוהים עם דאעש. לפני כן, הפעם האחרונה שבה בוצע בישראל פיגוע בהשראת דאעש הייתה בשנת 2016, על ידי נשאת מלחם, תושב ערערה שפתח בירי ברחוב דזינגוף בתל אביב ורצח את אלון בקל ושמעון רוימי. ב-2017 ביצעו שלושה מחבלים מאום אל פחם פיגוע ירי בהר הבית ורצחו שני שוטרים, רס"מ האיל סתאוי ורס"מ כמיל שנאן.