בחקירתם של החשודים בשירות הביטחון הכללי הודו שני פעילים, אחד מהם קטין כבן 16, כי יצאו מעזון לכיוון הכביש המוליך ממעלה שומרון ליישוב אל מתן במטרה להשליך בקבוק תבערה לעבר רכבים. השניים המתינו בצד הדרך, הבחינו בכלי רכב הנעים על הציר, אז הדליקו את בקבוק התבערה והשליכו אותו לעבר אחד מכלי הרכב אשר נפגע והתקלח כתוצאה מכך. לאחר מכן, נמלטו השניים חזרה לכפר עזון, ונעצרו לחקירת שב"כ עוד באותו הלילה בעקבות מאמץ מודיעיני לאיתור המעורבים בביצוע הפיגוע.