רשויות הביטחון בארה"ב החלו לחקור יחד עם ישראל את הפיגוע הרצחני מול המוזיאון היהודי בעיר.
בתיעוד ממעצר המחבל, שזוהה כאליאס רודריגז, בן 30 משיקגו, הוא נראה נאזק על ידי אנשי המשטרה תוך שהוא צועק: "לשחרר את פלסטין!".
הפיגוע אירע הלילה בסביבות 21:00 לפי השעון המקומי (04:00 שעון ישראל), מחוץ למוזיאון היהודי בעיר. המחבל נראה צועד הלוך ושוב מחוץ למוזיאון, ובשלב מסוים ניגש לקבוצה של ארבעה בני אדם, שלף אקדח - ופתח באש שממנה נרצחו שני הישראלים.
עדי ראייה שנכחו במוזיאון היהודי, שם נערך אירוע של הוועד היהודי-אמריקני (AJC), סיפרו כי חשבו תחילה שהמחבל הוא עובר אורח שנקלע לאירוע, וכי הוא נראה נסער והמום. עדת ראייה אחת סיפרה ל-CNN כי הרוצח התחזה לעד ראייה בעצמו, ביקש ממאבטחים שהגישו לו מים להזעיק את המשטרה ורק עם הגעת השוטרים, אחרי כ-10 דקות, התוודה שהוא המחבל תוך שהוא שולף כאפייה אדומה: "אני עשיתי את זה, עשיתי את זה למען עזה. שחררו את פלסטין!".
על פי עדות נוספת מיד לאחר הירי המחבל נכנס בריצה ובבהלה, "פתאום ראינו מישהו נכנס פנימה בריצה. המאבטח במקרה נתן לו להיכנס - כנראה חשב שהוא נפגע, הוא היה כולו רטוב מהגשם, ניכר עליו שהוא בטראומה, בהלם. כמה מהנוכחים באירוע הגישו לו מים, הושיבו אותו ושאלו אותו: 'אתה בסדר? נפצעת? מה קרה?', והוא ענה: 'תזמינו משטרה, תביאו את המשטרה לפה'".
שגריר ישראל בוושינגטון יחיאל לייטר סיפר כי בני הזוג שנרצחו עמדו להתארס. לדברי לייטר, "הצעיר רכש השבוע טבעת בכוונה להציע נישואין לחברתו בשבוע הבא בירושלים. הם היו זוג יפהפה שבא ליהנות מערב במרכז התרבות בוושינגטון. אני אומר זאת כך - אנחנו עם חזק, העם בישראל הוא עם חזק, העם של ארצות הברית הוא עם חזק. ביחד - לא נפחד".