תחקיר ראשוני שערכו גורמי הביטחון מגלה, כי פיצוץ הרכב בתחנת הדלק בצומת גוש-עציון נוצר על-ידי מחבל שהגיע לתחנה וניסה לבצע פיגוע באמצעות מכונית תופת. כך מסר דובר צה"ל.
מפקד פיקוד המרכז הגיע לכרמי צור וקיים הערכת מצב ראשונית בשטח יחד עם מפקד אוגדת איו"ש, מפקד חטיבת עציון, מפקד חטיבת יהודה ומפקדים נוספים.
מיד לאחר הפיצוץ ניסה המחבל לברוח מהמקום. כשנתקל בלוחמי צה"ל הוא ניסה לתקוף אותם. כתוצאה מהירי לעבר המחבל, נפצע מפקד חטיבת עציון באורח קל והמשיך לפקד על חיסול המחבל. כמו-כן נפצעו קצין לוחם נוסף באורח בינוני וקצין במילואים המשרת כרבש"ץ אחד היישובים הסמוכים במרחב באורח קל.
באירוע ביישוב כרמי צור - המחבל חדר ליישוב, סייר הביטחון פתח במרדף רכוב, התנגש ברכבו של המחבל, ולאחר מכן פרק מהרכב וחיסל את המחבל. במהלך חילופי האש התפוצץ מטען שהיה ברכב המחבל.
צה"ל דיווחה כי כוחות ביטחון רבים ממשיכים בסריקות לשלילת חשד למחבלים נוספים ביישוב כרמי צור. מפקד פיקוד המרכז הגיע לזירת הפיגוע וקיים הערכת מצב ראשונית בשטח. התושבים בישובים הסמוכים תודרכו שניתן לצאת מבתיהם.
מתחקיר שהושלם מאוחר יותר התבררו הפרטים שלהלן:
- נמצא קשר ותיאום בין שני המחבלים שביצעו את שני הפיגועים. שניהם יצאו מאותו אזור ובאותו הזמן - למרחב גוש-עציון, ותכננו לפוצץ את מכוניות התופת במקביל בשני המוקדים שבחרו. תוכניותיהם השתבשו. זהותם של המחבלים עדיין נבדקת, וגם השיוך הארגוני שלהם.
- שני המחבלים יצאו מאזור חברון ונסעו צפונה לגוש-עציון. הבוקר הפרסו כוחות רבים של צה״ל גם באזור חברון ובכפרים שמסביב לה והם מטילים חסימות ובידוקים במרחב.
- בעקבות הפיגוע הכפול סגר צה״ל הבוקר את מערת המכפלה לכניסת מתפללים פלשתינים מחשש לפיגועים נוספים. הכניסה למתפללים יהודים מתאפשרת.
- באחד הרכבים נמצא מטען בגודל 10 ק״ג. המטענים פוצצו את הרכבים אך לא גרמו נזקים כבדים מסביב להם. תחנת הדלק בצומת גוש-עציון נפגעה אך לא התפוצצה כולה.