המשטרה התעלמה מדיווח של שתי צעירות שראו את המחבל נשאת מלחם נמלט באוטובוס זמן קצר לאחר הפיגוע בלב תל אביב. כך דווח בקול ישראל.
המחבל עלה לאוטובוס בצפון תל-אביב לאחר שרצח את נהג המונית אמין שעבאן וכתמי דם על חולצתו. השתיים זיהו את תמונת המחבל בעת שהתפרסמה באותו ערב ודיווחו על כך למעסיקן.
הוא התקשר למוקד המשטרה שוב ושוב אך איש לא שב אליו לבקש עוד פרטים. רק לאחר איתורו של מילחם וחיסולו בדקה המשטרה את העדויות, בעקבות פנייה של קול ישראל. במשטרה עדיין לא הגיבו על הדברים.
גורמים המעורים בחקירה אישרו לרשת ב' כי המידע של שתי הצעירות, שנאסף באיחור בשל השיהוי המשטרתי, אומת על ידי החוקרים.
משטרת ישראל מסרה בתגובה "השיחה התקבלה במוקד שעות לאחר האירוע ולאחר שהצעירות ירדו מהאוטובוס, וזאת כחלק מאלפי שיחות מוקד במשטרת ישראל שטופלו בהתאם למכלול משתנים".
"הפניה למוקד נבדקה ונמצא כי על אף אי הבהירות הרבה נעשו פעולות דוגמת איתור נהג האוטובוס ותשאול עדים רלוונטיים. עם סיום המבצע ללכידת המחבל הורה מפכ"ל המשטרה רוני אלשיך על תחקיר מקיף לבחינת תפקוד כלל היחידות שפעלו במבצע".
בתוך כך, ממצאי החקירה מלמדים כי המחבל תכנן וביצע את הפיגוע לבדו אך צפה קודם לכן בתכנים דתיים קיצוניים ותיעד את שנאתו לאויבי האיסלאם.
שירות הביטחון הכללי גלה כי המחבל מלחם צילם עצמו באמצעות הטלפון הנייד שלו לפני הפיגוע בתל אביב ואמר כי הוא שונא את "אויבי האסלאם" - השיעים, הנוצרים והיהודים. המונחים שבהם השתמש זהים לאלה המשמשים את אנשי דאע"ש וקיצונים אסלאמים אחרים.
חקירת השב"כ מלמדת כי מלחם פעל לבדו. לאחר שנמלט מתל אביב ושב לערערה, הסתתר תחילה במכולה השייכת למשפחתו. ככל הידוע, בני המשפחה לא ידעו על כך. לאחר מכן עבר למחסן השייך לבן דודו, אחד משלושת הנאשמים שסייעו לו להסתתר. לבסוף מצא מסתור בבית נטוש בכפר, שם אותר ונהרג בחילופי אש עם אנשי הימ"מ.
שלושה מתושבי ערערה מואשמים שסייעו למחבל נשאת מלחם להסתתר, לאחר שעשה את הפיגוע בתל אביב בתחילת החודש. שניים מהנאשמים הם בני דודו של מלחם - אמין מלחם בן 23 ומוחמד מלחם בן 22. הנאשם השלישי הוא חברו של המחבל - איוב סלאמה רשיד בן 22. כתב האישום הוגש לבית המשפט המחוזי בחיפה.