סמוך לשעה 2:45 לפנות בוקר חדרו שני מחבלי חמאס לשכונת הקרוואנים ביישוב שנקראת על שמו של ד\"ר שמואל גיליס, שנרצח בפיגוע אחר. חוליית המחבלים זוהתה ע\"י כוח סדיר של צה\"ל השוהה במקום ופתחה לעברה באש. למשמע קולות הירי יצאו מהקרוואנים הסמוכים תושבים אחדים, וביניהם סמ\"ר אייל סורק ואשתו, יעל. אחד המחבלים פתח לעברם באש ורצח את בני הזוג. יעל היתה בחודש התשיעי להריונה. חייל נוסף, רס\"ר במיל. שלום מרדכי, שנפצע אנושות כתוצאה מן הירי, מת מאוחר יותר מפצעיו. ארבעה פצועים נוספים, כולם חיילים, פונו במצב קל לביה\"ח הדסה עין כרם בירושלים.

כוח מילואים, ששהה באזור והוזעק למקום, ניהל חילופי אש עם המחבלים והצליח לחסל אחד מהם. המחבל השני, שרצח את בני הזוג, נמלט לכיוון העיירה חלחול הנמצאת כקילומטר מן היישוב. על גופת המחבל התגלו אמצעי לחימה רבים ביניהם רימונים, סכין וגרזן. במהלך חילופי האש ירו המחבלים לא פחות מ-200 קליעים.

בעקבות הפיגוע נכנסו בשבת בשעות הצהריים, כוחות צה\"ל לעיירה חלחול בנסיון להתחקות אחר מבצעי הרציחות.

בצה\"ל מתחו ביקורת על תפקודו של כוח האבטחה שהיה מורכב מטירונים של יחידת הנח\"ל. הכוח נתקל ראשון בשני המחבלים, ביצע \"נוהל מעצר חשוד\" והמחבלים פתחו לעברו באש. בחילופי האש שהתפתחו לא הצליחו הטירונים למנוע את חדירת אחד המחבלים למרכז הישוב.