وقالت وسائل إعلام اسرائيلية إن ملحم قتل بالرصاص داخل مسجد في مدينة أم الفحم وإثر اشتباك مسلح مع قوة خاصة للجهاز الامني للاحتلال.
وأشارت مصادر الاحتلال الى أنها استدلت على مكان الشهيد بعد رصد مكالمة أجراها مع صديق له، وكانت قوات الامن دفعت بتعزيزات اضافية الى المناطق المحيطة ببلدة ام الفحم بحثاً عن منفذ عملية تل أبيب.