פחות מיממה לאחר מכן, בתאריך 1 דצמבר 17, בפעילות משותפת של שירות הביטחון הכללי ומשטרת ישראל, נעצרו ונחקרו שני חשודים בביצוע פיגוע, חאלד וזאהי אבו ג'ודה, אזרחים ישראלים תושבי הנגב, ללא פעילות ביטחונית מוכרת מהעבר.
בחקירה הודה חאלד כי רצח את החייל וחטף את נשקו, וכי זאהי שימש כאיש סודו ואף סייע לו לאחר ביצוע הפיגוע.
את ההחלטה לרצוח חייל צה"ל ולחטוף את נשקו קיבל חאלד בשל רצונו לעשות מעשה למען הפלסטינים וארגון הטרור חמא"ס, וכנקמה על פעילות צה"ל באיו"ש וברצועת עזה. עוד העלתה החקירה כי חאלד מזדהה עם ארגון הטרור חמא"ס ומחזיק בדעות קיצוניות.
בתחילה תכנן חאלד לחטוף חייל כדי לקדם שחרור אסירים פלסטינים. לצורך ביצוע החטיפה תכנן חאלד להשתמש בחומרי הרדמה, אליהם היה נגיש מתוקף עבודתו בבית החולים סורוקה. בהמשך תכנן חאלד לרצוח חייל וכן לחטוף את נשקו, כדי שישמש בעתיד לפיגועים נוספים. חאלד רכש רכב לצורך מילוטו לאחר ביצוע המעשה, וכן הסתיר מבעוד מועד כספים שנועדו למחייתו במקום מסתור.
בחודשים אוקטובר-נובמבר יצאו חאלד וזאהי, כשברשותם סכין, לסיורים רכובים באזור ערד ואף ביצעו תצפיות במטרה לאתר חייל, לחטוף את נשקו האישי ולדקרו למוות. בתאריך 30.11.17 בשעות הערב, במהלך נסיעה ברחבי העיר ערד, הבחין חאלד בחייל רון קוקיא ז"ל, דקר אותו למוות וחטף את נשקו. בסמוך לאחר הרצח פגש חאלד בזאהי והשניים הסתירו את נשקו של החייל, שהוסגר על-ידי כוחות הבטחון במהלך חקירתם.
ביום א' הקרוב תגיש הפרקליטות כתבי אישום כנגד השניים.