שבוע שלם לקח למשטרה ולשב"כ לתפוס את נשאת מלחם, המחבל שביצע את פיגוע הירי בדיזנגוף. זה היה מרדף עיקש בשידור חי גם בטלוויזיה, באתרי האינטרנט ובעיקר ברשתות החברתיות. שבוע של מרדף שחלקו התמקד סביב זירת הפיגוע, אולם בדיעבד הולך ומתברר כי החיפושים היו לחינם. היום (שישי) בשעות הראשונות שאחרי חיסולו, עולים כמה פרטים מרתקים מהמצוד אחריו.
למשל, עולה כי נשאת מלחם הסתתר בלפחות שני מקומות, המסגד והבית שנלכד ונהרג בו היום, וכי הוא ברח לוואדי ערה מיד לאחר שביצע את הפיגוע. כמו כן, עולה כי מי שעזר באיתורו הוא עורך הדין שהמשפחה שכרה, עו"ד נחמיה פיינבלט. עורך הדין סיפר ביומן הערב (שישי) בערוץ 10 כי בני המשפחה מסרו לו את המידע על מיקומו של מלחם והוא העביר אותו לשב"כ הבוקר. לדבריו, "ידעתי את השכונה שבה נתפס ודיווחתי לשב"כ בהנחיית אבי המשפחה, מוחמד מילחם".
התפנית הגדולה מסתבר, הגיעה ביום שלישי בערב, כאשר האב נעצר לחקירה. העובדה כי האב לא שיתף פעולה בחקירה הדליקה נורה אדומה אצל החוקרים. כאן נפל האסימון שיתכן והמחבל נמצא קרוב יותר לביתו מאשר למקום הפיגוע והחפ"ק עבר לוואדי ערה. הכלבים מיחידת הכלבנים שגויסו לטובת החיפושים הביאו את ידיעת הזהב כבר באותו היום: נשאת אולי הסתתר היטב אבל את צרכיו לא ידע להסתיר והכלבים עלו על זה. הממצאים שנאספו נשלחו לבדיקת DNA והתשובה שאישרה שמדובר בו הוציאה את הכוחות מתל אביב לסביבת מגוריו. בשלב הזה החוקרים הבינו כי בני המשפחה מהתלים בהם והחלו לחפש אחריו בקרבת ביתו במקום מסתור.
התקשורת החלה לדווח על מעבר החיפושים מתל אביב לוואדי ערה והמשטרה החלה לפזר ספינים לפיהם הוא יצא מן הארץ לכיוון השטחים וכל החיפושים סביב ביתו הם לצורך איסוף מודיעין. השיא הגיע הבוקר, כאשר המשטרה פזרה מידע על חשד למחבל בתל אביב. המידע שיצא מהקשר המשטרתי החל לרוץ בקבוצות וואטסאפ ותנועה כבדה של ניידות זרמה לתל אביב כדי להפוך את הידיעה לכותרת. שעה לאחר מכן המשטרה הוציאה הודעה רשמית לפיה אין מחבל בתל אביב יש רק הגברת כוחות בגלל הערכת מצב.
מאחורי הקלעים קציני משטרה התחננו לכתבים לא להפיץ את המידע אחר החיפושים בערערה. בזמן שכל הכותרות הופנו לתל אביב השב"כ הצליח לעלות על מיקומו של המחבל ויחידת הכלבנים הוקפצה לזירה. על פי מידע ראשוני שיוצא מהחוקרים, כלב וכלבן עלו על מיקומו המדויק של מלחם והוא עצמו ירה לעבר הכלב. בסופו של יום, כך עלו על עקבותיו החוקרים והימ"מ, ובעוד קראו לו במערכת הכריזה להיכנע ולצאת מהמבנה, מלחם ניסה לברוח ונורה מחוץ למבנה באמצעות ארבעה כדורים, ששמו קץ למצוד אחריו.