כבר בשעות הערב של יום ה' החלו במערכת הביטחון לבחון את האירוע ולבדוק האם המפגע בשפרעם, עדן נתן זאדה הוא חלק מהתארגנות מחתרתית חדשה או שפעל על דעת עצמו.
בחודשים האחרונים התגבר החשש בקרב גורמים שונים במערכת הביטחון, כי גורמים יהודים קיצוניים ינסו לבצע מעשה קיצוני במטרה לעורר מהומות בין ישראלים לפלשתינים וזאת כדי לגרום לעצירת תהליך ההינתקות.
מספר שעות לאחר האירוע בשפרעם ביצעה משטרת מחוז ש"י מספר מעצרים בהתנחלות כפר תפוח. שלושה נערים בגילאי 15-17 נעצרו (יום ו', 5.8.05) ביישוב, זאת כחלק מחקירת הפיגוע. הם הובאו לבית משפט השלום בפר סבא וזה האריך את מעצרם בארבעה ימים.
שלושת העצורים, חבריו של זאדה, חשודים כי ידעו על כוונותיו לבצע את הפיגוע. במהלך דיון האכת המעצר של השלושה נודע, כי הם חשודים שאירחו את זאדה בשבת שלפני הפיגוע וקיים חשד כי שיתף אותם בכוונתו לבצע את הפיגוע. על החקירה הוטל צו איסור פרסום.
המשטרה מנסה לאתר את מבצעי הלינץ'
במקביל לחקירת האירועים בשפרעם, פועלת משטרת המחוז הצפוני לאיתור רוצחיו של החייל המחבל עדן נתן זאדה. ההמון תקף את זאדה ומספר שוטרים שניסו לעוצרו וביצעו לינץ' בזאדה אשר היה כבול באזיקים. מספר שוטרים נפגעו גם כן במהלך ההתקפה.
