Yehuda Dimentman, 25 anos, morreu na quinta-feira à noite, depois de o carro em que estava ter sido alvejado.
O condutor do carro e outro passageiro ficaram ligeiramente feridos, noticiou a agência France-Presse (AFP).
O exército israelita, que ocupa a Cisjordânia desde 1967, anunciou que destacou batalhões extra e forças especiais para localizar os atacantes.
"Prendemos vários suspeitos ontem à noite, [...] e penso que encontraremos os responsáveis pelo ataque mais cedo ou mais tarde", disse um porta-voz militar à rádio 103FM de Israel, citado pela AFP.
O porta-voz disse que a operação envolve esforços "físicos, tecnológicos e de inteligência".
O ataque teve lugar perto de Homesh, uma povoação na Cisjordânia, onde as vítimas estudavam numa escola talmúdica.
Os atacantes dispararam da berma da estrada para o carro.
Cerca de 2.000 pessoas assistiram hoje ao funeral de Yehuda Dimentman em Jerusalém, segundo a AFP.
"Um judeu foi morto pelo simples facto de ser um judeu a viver na sua terra", escreveu o primeiro-ministro israelita, Naftali Bennett, que em tempos chefiou uma organização de colonos, na sua conta da rede social Twitter.
O movimento palestiniano Hamas, que controla a Faixa de Gaza, saudou o ataque como "heroico" e enquadrou-o numa "luta legítima até que o ocupante seja expulso de todas as terras palestinianas e os colonos sejam expulsos".
O ataque de quinta-feira à noite segue-se a vários outros na Cisjordânia e em Jerusalém Oriental, outro território palestiniano ocupado por Israel.
Na semana passada, uma adolescente palestiniana foi presa em Jerusalém Oriental após um ataque com faca contra uma israelita que vive num colonato no seu bairro, onde a sua família está ameaçada de despejo.
Hoje de manhã, colonos entraram na aldeia de Burqa, perto de Homesh, e atiraram pedras contra as casas, segundo um repórter da AFP no local.
A polícia israelita disse que estava a investigar um incidente semelhante noutra aldeia da Cisjordânia, Qaryut, onde um palestiniano foi hospitalizado depois de ter sido atingido por pedras.
A atividade dos colonatos israelitas, ilegal ao abrigo do direito internacional, tem existido sob todos os governos de Israel desde 1967.
Mais de 470.000 pessoas vivem em colonatos israelitas na Cisjordânia, ao lado de 2,8 milhões de palestinianos.
Leia Também: Um palestiniano morto em confrontos com forças israelitas na Cisjordânia
