Enligt militären identifierades deras bil nära staden Arraba i Jeninområdet. Soldaterna öppnade eld för att "undanröja ett omedelbart hot", enligt ett pressmeddelande.
En av de döda utpekas som en känd militant från flyktinglägret i Jenin.
Sedan början av förra året har den ockuperade Västbanken varit scen för en serie palestinska attacker mot israeliska mål, liksom våldsdåd mot palestinier utförda av israeliska bosättare och återkommande israeliska militärräder.
Israels premiärminister Benjamin Netanyahu berömde militärens insats som han hävdade hade förhindrat attacker mot israeliska medborgare.
Den väpnade palestinska gruppen Islamiska jihad svor att hämnas de nya dödsskjutningarna.