En explosion inträffade i staden Beit Hanun i norra Gaza när Rami Hamdallahs fordonskonvoj korsade gränsen från Israel, men ingen skadades i attacken, enligt Gazas inrikesdepartement.
Hamas säkerhetstjänst har inlett en förundersökning. Tre personer ska ha gripits med anledning av händelsen.
"Den palestinska myndigheten (på Västbanken) håller Hamas ansvarig för den fega attacken mot premiärministerns konvoj", skriver den palestinska nyhetsbyrån Wafa.
En källa säger till AFP att fordonskonvojen även besköts i samband med explosionen. Ingen grupp har hittills sagt sig ligga bakom attentatet.
Rami Hamdallah besökte Gaza för att närvara vid invigningen av ett reningsverk. Premiärministern framträdde i direktsänd tv efter attacken och såg ut att vara oskadd. Hamdallah har nu lämnat Gaza, enligt en källa till AFP.
- Attacken mot konsensusregeringen är en attack mot det palestinska folkets enighet, säger Nabil Abu Rdainah, talesperson för den palestinske presidenten (på Väsbanken) till Reuters.
Hamas tog makten över Gaza med våld på sommaren 2007 sedan rörelsens politiska gren segrat över Fatah i det palestinska valet i januari 2006. Stämningen mellan de två konkurrerande palestinska partierna har varit frostig sedan dess, men en viss islossning har skett på senare tid. Palestinierna på Västbanken och i Gazaremsan har dock ännu inte kommit överens om hur de ska implementera ett försoningsavtal som förhandlats fram med hjälp av Egypten.