מתחקיר ראשוני של צה"ל עולה כי רכב ישראלי ובו 5 נוסעים נסע בכביש 60 לכיוון הישוב חלמיש (נווה צוף). בעת הנסיעה עקף אותם רכב ובו ככל הנראה 2 מחבלים ופתח באש לעבר הנוסעים. כתבנו קובי פינקלר מוסר כי הילד בן ה-10 שנפצע בפיגוע בראשו באורח אנוש איבד את הכרתו והועבר יחד עם אביו שנפצע קל באמבולנס של מד"א ליישוב עפרה ומשם במסוק למרכז הרפואי הדסה עין כרם בירושלים. מם המרכז הרפואי הדסה נמסר כי מצבו של הילד התייצב וכעת לא נשקפת סכנה לחייו. בשעות הצהרים ערכו סריקה למוחו על מנת לבדוק האם נגרם נזק משמעותי.
כוחות צבא וכיתות הכוננות של היישובים הסמוכים פתחו במרדף אחר המחבלים שביצעו את הירי מתוך רכב חולף. במהלך הסריקות התגלה רכבם של המחבלים, מסוג רנו אקספרס, כשהוא עולה באש על תלולית עפר בכפר עין סיניא צפונית לרמאללה. כוחות צה"ל סורקים אחר המחבלים שנמלטו ברגל. לפני שעזבו את הרכב הבוער הטמינו בו המחבלים בלון גז על מנת לפגוע בכוחות הביטחון שיגיעו למקום אך ב"ה, איש לא נפגע.
מחבלים מחוליית מסעוד איאד, השייכת לגדודי חללי אל-אקצה של הפתח', קיבלו אחריות לפיגוע הירי. חברי החוליה אמרו באתר אינטרנט פלשתיני כי הפיגוע הוא תגובה ל"טבח בשפרעם". עוד הבטיחו לבצע פיגועים נוספים כנקמה על הפיגוע בשפרעם.
בעקבות פיגוע הירי באזור עטרת אומר מפקד חטיבת בנימין, אלוף משנה מיקי אדלשטיין, שפיגוע הירי מצפון לירושלים היה אחד המתוחכמים ביותר שנראו ביהודה ושומרון בתקופה האחרונה, ובעקבותיו יש לבחון מחדש את ההקלות לפלסטינים. "הפיגוע היה מתוכנן מבעוד מועד. אחרי הירי נטשו המחבלים את הרכב והעלו אותו באש כשבתוכו בלון גז, במטרה שכוחות הביטחון ייפגעו בפיצוץ", אמר.
זמן קצר קודם לכן, פתחו מחבלים באש לעבר כח צה"ל סמוך לטול כרם. כתבנו מוסר כי הכוח השיב ירי וב"ה, לא היו נפגעים באירוע. תנועת החמאס איימה בסוף השבוע להגיב על הרצח שהיה ביום חמישי באוטובוס בשפרעם. בהודעה שהוציאה התנועה היום נאמר כי "הפשע הזה לא יעבור ללא כל תגובה".
ולרשטיין: כנראה שהדם שלנו זול מאד
בעקבות פיגוע הירי סמוך לישוב עטרת אמר פנחס ולרשטיין, ראש המועצה האזורית בנימין, אשר הגיע למקום הפיגוע כי "כנראה שהדם שלנו זול מאוד".