Tonåringen ska ha utfört dådet eftersom en nära anhörig fängslats, uppger polisen. Han greps när han försökte fly från bussen.
Händelsen i byn Afula sker i samband med en ökning av våld mellan israeler och palestinier på den angränsande ockuperade Västbanken. Tio palestinier har skjutits ihjäl av militär och tre israeler har dödats sedan fredssamtalen återupptogs i juli.
Ytterligare attacker mot shiamuslimska grupper har utförts i Irak, både norr och väst om Bagdad. Även irakiska säkerhetsstyrkor har angripits och enligt myndigheter dödades 23 personer i förmiddagens terrordåd.