תחקיר מבצעי מקיף של המתקפה והקרב בעיר שדרות ב-7 באוקטובר הושלם והוצג לצה"ל, למשטרת ישראל, למשפחות השכולות ולעיריית שדרות. התחקיר, שנערך על ידי אלוף-משנה נתאי עוקשי וסוכם על ידי מפקד פיקוד הדרום לשעבר, אלוף ירון פינקלמן, קבע כי צה"ל נכשל במשימת ההגנה על העיר. עם זאת, גבורתם של שוטרים, חיילים, לוחמי כיתת הכוננות ותושבים, שפעלו בתושייה ויוזמה, זכתה להערכה רבה.
במתקפת חמאס האכזרית נרצחו 37 אזרחים, 11 שוטרים, 3 חיילים ושני אנשי כבאות והצלה נפלו, לצד עשרות פצועים וללא חטופים. כ-41 מחבלי נוח'בה חדרו לעיר, רובם מגדוד דרג' תופאח והשאר מאזור ג'באליה. 39 מהם חוסלו ושניים נעצרו – תוצאה ייחודית לאותו יום, כששום מחבל לא הצליח לחזור לשטח הרצועה. התחקיר, שנמשך חודשים, התבסס על ראיונות, הקלטות, סרטונים וחומרים מודיעיניים, אך צוין כי פרטים נוספים עשויים להתגלות בעתיד.
מהמסמכים שנתפסו על המחבלים שחוסלו, עלה כי המטרה שלהם היה להקים מארבים על ציר 232 ולחכות להגעת כוחות, להשתלט על תחנת הרכבת, קניון "מול 7", תחנת המשטרה, משרד הרבש"ץ ומרכז החוסן ולקיחת בני ערובה.

המתקפה החלה ב-06:29 עם אזעקות "צבע אדום" וירי מסיבי מרצועת עזה לעבר יישובי הנגב המערבי ועורף ישראל. בכל אותו יום נפלו 41 רקטות בתוך העיר, ובכל 4 הימים הראשונים 151 פגיעות זוהו בתחום שדרות. מחבלים פרצו את גדר המערכת בעשרות נקודות, חלקם על טנדרים ואופנועים, וחדירתם לשדרות התרחשה תוך דקות – תחת נחיתות מספרית משמעותית של הכוחות הישראליים.
ב-06:58, 26 מחבלים חדרו בטנדרים ובכלי רכב אזרחי גנוב דרך צומת שדרות דרום, נסעו במהירות לעבר תחנת המשטרה ורצחו שני תושבים בדרך בשדרות מנחם בגין.
ב-07:03, תשעה מחבלים נוספים נכנסו מצומת שדרות מזרח על טנדר נוסף והחלו במסע הרג לאורך אותו ציר, תוך ירי על אזרחים שנתקלו בדרכם. באותה שעה, התפתחה התקפה מתואמת על תחנת המשטרה: המחבלים ירדו מהרכבים, הקיפו את המבנה מצפון ומדרום, הרגו שוטר שהגיע למקום ופתחו באש לעבר התחנה. שלושה מחבלים נוספים התקדמו רגלית מרחוב בגין-הרצל, בעוד מחבל בודד המשיך ברכב ופרק לכיוון התחנה, שם הצטרף לארבעה מחבלים נוספים שהתמקמו סביבה. השוטרים בתחנה, שזיהו את הסכנה, לקחו נשקים מהנשקייה ועלו לגג, שם התבצרו לקרב. ב-07:07, מחבלים הבחינו באזרחים שהגיעו ברכבם ליד התחנה ורצחו אותם במקום.

במקביל, תקלה טכנית במערכת המיגוניות האוטומטית מנעה פתיחת 11 מיגוניות ברחבי העיר. אחת מהן, ליד הספרייה העירונית, השאירה 13 גמלאים חשופים בדרכם לטיול – כולם נרצחו על ידי המחבלים, בעוד נהג המיניבוס נפצע וברח.
התחקיר הדגיש כי מערך האבטחה בעיר היה לקוי: כיתת הכוננות לא תורגלה שנתיים, לא היו נשקים ארוכים זמינים אחרי שהוחזרו באוגוסט 2022 על פי דרישת צה"ל ובשל בעיות בירוקרטיות. מחשש לגניבות נשקים הייתה דרישה להחזקת נשק רק עם כספת מותאמת בבית. כמו כן לא הוכן תיק הגנה, מה שמנע מענה אזרחי יעיל בשלב הראשוני.
ב-07:10, הקרב בתחנת המשטרה התעצם כשמחבלים פרצו דרך הכניסה הראשית לאחר שעברו דרך מגרש החניה. שוטר על הגג חיסל ארבעה מהם, אך שני שוטרים נהרגו בקרב הפנימי.

ב-07:19, מפקד מחוז דרום של המשטרה הגיע עם לוחם ימ"מ, שוטרים נוספים, רבש"ץ שדרות וחברי כיתת הכוננות, והחל בהסתערות על התחנה.
במקביל, תשעה מחבלים המשיכו במסע הרג בשדרות בגין, רצחו את 13 הגמלאים ליד הספרייה ואז תושבים זרים ליד סופר "רמי לוי". ב-07:20, הם המשיכו בטנדר לבן, הרגו עובדים זרים נוספים, וב-07:28 נתקלו בכוח ימ"מ בצומת שדרות דרום. שם התפתח קרב שבו חוסלו שלושה מחבלים, אך שני שוטרי ימ"מ נפצעו – אחד נפטר מאוחר יותר.
ב-07:34, ארבעה מחבלים נוספים הגיעו ברכב מכביש 34, מערבית לשכונת "האחוזה". לאחר שרכבם נתקע בשטח חולי, הם המשיכו רגלית, נכנסו לחצרות בתים ופרצו לבית ברחוב האחוזה 10. רצחו אזרח במקום וניסו לירות על דלת הממ"ד, אך ללא הצלחה.

ב-08:40, כוחות ימ"מ ולוט"ר הגיעו לשכונות "האחוזה" ו"נאות הנביאים", חיסלו שלושה מחבלים בחילופי אש ואחד נוסף בסריקות, אך לוחם לוט"ר נפל ולוחם ימ"מ נפצע.
עד 10:30 השתלט צה"ל על העיר, למעט תחנת המשטרה, שם נמשך קרב ממושך. ב-8 באוקטובר, לאחר חילוץ שוטרים מהגג והריסת התחנה בירי טנקים, מסוקים ודחפורים, חוסלו כל המחבלים שנותרו. התחקיר ציין כי פלוגה א' מגדוד 13 של גולני, שלחמה בניר עם, מנעה חדירת עשרות מחבלים נוספים לשדרות מגזרת נחל עוז דרך קיבוץ ניר עם, והצילה את העיר מאסון כבד יותר, אך לא השפיעה ישירות על הקרב בתוכה.
מסקנות עיקריות
התחקיר חשף כשלים משמעותיים בהיערכות צה"ל: הכישלון בהגנה על שדרות נבע מארגון לקוי של המרחב הסמוך לגבול, שהגביל את חופש הפעולה של הכוחות מול התקפה בהפתעה. מבנה האוגדה המרחבית לא אפשר התמודדות עצמאית עם חדירה מסיבית, ונדרש שינוי שיבטיח נוכחות קבועה בצמתים מרכזיים. מערך האבטחה בעיר היה חלש – כיתת הכוננות לא הוכשרה כראוי, לא היו נשקים ארוכים, ותקלות במיגוניות הביאו לרצח של האזרחים המבוגרים, מה שמנע מענה אזרחי מהיר. מנגנוני ההתרעה כשלו, במיוחד עבור תושבים דתיים שלא קיבלו הודעות לטלפון בשבת, ונדרשות אזעקות ייעודיות לחדירות.

לעומת זאת, שיתוף הפעולה בין משטרת ישראל, מג"ב וצה"ל, לצד יוזמות מקומיות של מפקדים, אפשרו תגובה מהירה. תגבור הכוחות, שהתעצם בעקבות סרטונים שהופצו ברשתות החברתיות, הביא לשליטה על העיר עד 10:30. עם זאת, היעדר חפ"ק משותף ביום הראשון גרם לתקלות, כולל ירי דו-צדדי, ורק ב-8 באוקטובר הוקם חמ"ל משותף. התחקיר ממליץ על תוכניות מסונכרנות בין הארגונים, תרגול כיתות כוננות, והקמת מערכת פיקוד אחידה שתנהל כוחות מגוונים ביעילות, כדי למנוע הישנות אירועים כאלה בעתיד.
בעיה נוספת היא היווצרות "פקק שדרות" שגרם ליותר מאלף לוחמים להגיע לעיר במהלך היום, בגלל התיעודים הרבים שהופצו ממנה ("הטנדר הלבן") והחשש מפני מחבלים שמסתתרים ברחבי העיר הגדולה. כך שגם אחרי שהושגה שליטה מבצעית בעיר לפני השעה 11 בבוקר וכל המחבלים חוסלו למעט אלה שנכנסו לתחנת המשטרה, עדיין המשיכו להגיע כוחות לוחמים רבים ונעצרו שם במקום להמשיך לקרבות בקיבוצים ובמושבים האחרים בעוטף.