אמש (ערב שבת), בשעה 16:20, כשבוע בדיוק לאחר שביצע את הטבח ברחוב דיזינגוף בתל אביב, איתרו כוחות הביטחון את המחבל נשאת מלחם. הכוחות הגיעו אל מקום המסתור של המחבל בערערה בעקבות מידע מודיעיני שהגיע לשב"כ.
עם הגעת הכוחות למקום, זיהה אותם המחבל וניסה להימלט כשהוא פותח בירי לעבר הכוחות מכלי הנשק עמו ביצע את הפיגוע לפני כשבוע. הכוחות השיבו אש וחיסלו אותו במקום.
מהשב"כ נמסר: "בתום פעילות מודיעינית ומבצעית מאומצת של שירות הביטחון הכללי ומשטרת ישראל שכללה פעולות סמויות וגלויות רבות, אותר נשאד מלחם, המפגע אשר ביצע את פיגוע הירי בתל אביב ב-1.1.16 בו נרצחו ברחוב דיזינגוף בת"א אלון בקל ושמעון רוימי ז"ל ובהמשך נהג המונית אמין שעבאן ז"ל בסמוך למלון מנדרין בצפון תל אביב".
"המחבל זיהה את לוחמי השב"כ והימ"מ מתקרבים למבנה בו הסתתר וניסה להמלט ופתח באש לעבר הכוח. הכוח השיב באש והרג אותו".
המחבל הסתתר בין היתר בבית בערערה. כמה מתושבי האיזור נעצרו במהלך הפשיטה על המקום בחשד כי סייעו למלחם. גורמים משטרתיים אמרו כי מלחם קיבל "סיוע מלא" מקרובי משפחתו. "בכל יום ישן במקום אחר. הביאו לו אוכל ודאגו לשמור עליו" צוטט ל-ynet.
