Upp till 30 män, somliga med falskt skägg och en maskerad som gravid kvinna i rullstol, kom in på sjukhuset i Hebron över natten.
De tog en misstänkt i ett knivhugg i närheten av Hebron efter att ha skjutit ihjäl hans kusin i ett gräl.
Tio israeler och dussintals palestinier har dödats under den senaste tidens oroligheter.
Många av de palestinska dödsoffren var angripare i israeler som nästan dagligen knivhöggs, skjutna av sina offer eller säkerhetsstyrkor.
Våldsvågen började i september då spänningarna vid en flampunktshelig plats i Jerusalem vördades av judar och muslimer kokade över, bland rykten om att Israel planerade att lätta på långvariga regler för att stärka judiska rättigheter vid komplexet.
Israel har upprepade gånger förnekat sådana påståenden.
Stängd krets-TV-film från al-Ahli sjukhus visade en stor, beväpnad grupp förklädd som arabiska män och kvinnor på väg ner för en korridor, knuffar rullstolen, strax före 04:00 (02:00 GMT).
De riktar vapnen mot sjukhuspersonalen och beordrar dem att stanna kvar.
Några minuter senare ses de ta sig tillbaka med den misstänkte, 20-årige Azzam Shaleldeh, i rullstolen.
Mr Shalaldeh påstås ha knivhuggit och sårat en israel den 25 oktober innan han flydde efter att ha blivit skjuten av offret.
Palestinska tjänstemän sade att Shaleldehs 27-åriga kusin Abdallah Azzam Shaleldeh blev skjuten och dödad i Azzam Shaleldehs sjukhusrum.
Israels Shin Bet-säkerhetsbyrå sa att han blev skjuten efter att ha attackerat de israeliska styrkorna. Azzam Shaleldehs bror Bilal, som också var i rummet på den tiden, sade Abdallah Azzam Shaleldeh sköts utan förvarning när han kom ut från ett badrum.
Shin Bet sade att Azzam Shaleldeh tillhörde "en familj av Hamas militanta", AFP nyhetsbyrå rapporterade.
Den israeliska militären driver en hemlig enhet som kallas Duvdevan, som ibland blandar sig oupptäckt med palestinier under upplopp innan de griper misstänkta.
Ett team under täckmantel genomförde också en räd på ett sjukhus i Västbanken förra månaden, och grep en misstänkt för mordet på ett israeliskt par dagar tidigare.
Undertäcka israeliska styrkor sköt ihjäl en palestinsk och grep en knivhuggen misstänkt i en räd på ett sjukhus på Västbanken, säger palestinska tjänstemän.