הרכב ששימש את המחבלים, שאחד מהם ביצע את הירי הקטלני לעבר רכבה של משפחת די שלשום, אותר היום (ראשון) נטוש בסמטה בשכם. ההערכה היא שהמחבלים הנמלטים נמצאים בצפון השומרון - ומקבלים סיוע מהתושבים. במקביל, ישראל העבירה מסרים מאיימים לעזה וללבנון דרך שורה של ערוצים.
מתיעוד הפיגוע במצלמות האבטחה נראה המחבל הרוצח יורד מרכב פולקסווגן ומרסס בירי את הרכב שבו היו שתי האחיות שנרצחו יחד עם אימן, שנפצעה אנוש באירוע. בזמן שהמחבל היה בחוץ, נראה כלי הרכב מבצע פרסה, לפני שהמחבל עולה אליו, ונוסע במהירות מזירת הפיגוע.
במקביל למצוד שנמצא בעיצומו, שר הביטחון גלנט סייר הערב בצפון השומרון ואמר: "אם יש מחבל שחושב שבתקופת החגים הוא יחמוק מידו הארוכה של צה"ל, הוא טועה". השר שסייר בחטיבה המרחבית מנשה, יחד עם המפקדים בגזרה, קיבל סקירות על הפעילות המבצעית ושוחח עם הלוחמים והמפקדים המבצעים את משימותיהם באזור.
"הגעתי הערב לצפון השומרון כדי לעקוב מקרוב אחר המאמצים שעושים כוחות צה"ל בלחימה בטרור", אמר השר גלנט, "כוחות הביטחון עמלים בוקר ולילה על מנת להקנות ביטחון לאזרחי ישראל". במקביל, שני גדודים נוספים הועברו היום למרחב שבו בוצע הפיגוע, במטרה לעבות את נוכחות כוחות הביטחון ולמנוע זליגה של מפגעים נוספים ליישובי האזור.