ישראל פנתה לרשות הפלסטינית בבקשה לסייע לה עם פרטי מודיעין לגבי מקום מחבואו של נשאת מלחם, כך נודע היום (שני). הפניה נעשתה לאור האפשרות כי מלחם נמלט משטחי ישראל. הפנייה התבצעה זמן קצר לאחר שהתבררה זהות המחבל. במסגרת הפנייה העבירה ישראל פרטים על מלחם למנגנוני הביטחון הפלסטיניים. הפנייה הישראלית מגיעה לאור שיתוף הפעולה הביטחוני בין הצדדים שנשמר על ידי הרשות הפלסטינית גם בעת הנוכחית ולמרות האשמות ראש הממשלה בנימין נתניהו ושריו לפיהן נשיא הרשות, אבו מאזן ואנשיו אחראים להסתה והפחת אש בקרב האוכלוסיה הפלסטינית.

ארבעה ימים לאחר הפיגוע בתל אביב הולכת ומתבהרת דרך בריחתו של החשוד בירי נשאת מלחם מרגע הירי לתוך פאב "הסמטא" ברחוב דיזנגוף בתל אביב. ירי בו מצאו את מותם אלון בקל ושמעון רווימי ובציעתם של 7 בני אדם נוספים. היום (שני) הותר לפרסום כי על פי החשד נהג המונית אמין שעבאן תושב יפו, נרצח בידי המחבל הנמלט באזור דרך נמיר בעת שביקש לנסוע לצפון העיר. לאחר שהשתלט על המונית, הטיל הרוצח את גופת נהג המונית סמוך למלון מנדרין ונמלא עם המונית אותה נטש מעט לאחר מכן. על פי החשד לאחר הירי בעודו נמלט, נתקל המרצח בשלושה עובדי מסעדת ג'אפניקה ופאב סמוך, הנמצאים בשכנות לפאב סימטא. לעדותם הם זיהו אותו ורדפו אחריו עד לאזור כיכר מסריק, שם הסתובב וירה לכיוונם ונמלט. מרגע זה נעלמו עקבותיו.

במשטרה מעריכים כי בשלב זה הוא עלה על מונית אקראית בה נהג שעבאן וביש לנסוע לצפון העיר. כשהמונית הגיע לדרך נמיר הבחין המחבל בכלי רכב שמאטים לבדיקה במחסום שהציבה משטרת מרחב ירקון. ככול הנראה הוא ביקש מהנהג לנסוע בדרך חלופית כדי למנוע את זיהויו וכשנוכח שזה לא יקרנה, ירה למוות בשעבאן והשתלט על המונית. הוא נסע אתה לאזור מלון מנדרים ושם נפטר מגופת הנרצח. הוא נהג בה זמן קצר ולאחר שהבין כי המונית תביא ללכידתו נטש אותה על דרך נמיר סמוך לתחנת אוטובוס ונמלט רגלית. במשטרה גם לא נפסלת האפשרות שמלחם הגיע לזירת הפיגוע באותה מונית.

אתמול נמצא מכשיר הטלפון הסלולרי שלו על ידי תלמידת תיכון ברחוב רידינג בתל אביב. לדבריה היא מצאה את המכשיר עם סוללה ריקה בסביבות רבע לשתיים כשהרצח התרחש כרבע שעה אחרי כן. בתחילה היא הטעינה את המכשיר כשהיא חושבת שבעליו יתקשר לאתרו ורק כשהחלו להגיע שיחות בערבית חשדה שיש קש בין המקרים והיא מסרה אותו ליד המשטרה. חוקרי המשטרה סבורים כי העובדה שהתפטר ממכשירו הסלולרי לפני הרצח ודרך פעולתו לאחר הרצח מעידה שהוא קר רוח ולא לא שפוי ולא אחראי למעשיו כפי שתואר בידי בניי משפחתו. "מדובר ברוצח מסוכן", אמר גורם משטרה למגפון, "הוא תכנן את דרך הבריחה ולא היסס לירות במישהו שעמד בדרכו".
היות ומלחם הכיר היטב את אזור צפון העיר בכל ורמת אביב בפרט מניחים במשטרה שהוןא מסתתר באזור זה בדירת או מקום מסתור שהכין לו מראש. משעות הבוקר מסתובבים כוחות גדולים, בהם לוחמים מיחידות מיוחדות, ברמת אביב בצפון תל אביב. חוקרים עוברים על צילומים של מצלמות אבטחה ולוחמים דופקים על דלתות בתים ומוודאים שהמחבל לא מחזיק בני ערובה. הדגש הושם על בתי קרקע ובמיוחד על בתים שבהם מתגוררים קשישים.