Большая часть из 608 погибших скончалась при опрокидывании корабля. Около тысячи человек выловили из воды, а некоторым удалось вплавь добраться до Госпитальной Стенки. Много матросов оказались в воздушных мешках в отсеках опрокинутого корабля, и только девять из них были спасены. Еще семеро вышли наружу через проем, прорубленный в днище корабля.
Через десять часов после того, как корабль затонул, в Севастополь прибыла государственная комиссия во главе с адмиралом В.А. Малышевым из инженерного управления. Малышеву этот корабль был знаком: еще в 1946 г. он предлагал И.В. Сталину не принимать линкор в связи с его неудовлетворительным техническим состоянием. Для изучения технических аспектов катастрофы были созданы две группы специалистов: одна изучала сам взрыв, а вторая анализировала действия моряков в борьбе за живучесть корабля. Ответственными за потери человеческих жизней были признаны командующий ЧФ вице-адмирал Пархоменко, командир дивизии контр-адмирал Никольский, временно исполнявший обязанности командира корабля капитан 2-го ранга Хуршудов и член Военного совета ЧФ контр-адмирал Кулаков. Были сняты с должностей и уволены из вооруженных сил главнокомандующий ВМФ Н.Г. Кузнецов, командующий ЧФ вице-адмирал Пархоменко и командир линкора капитан 1-го ранга Кухта. Другие виновные были понижены в званиях и должностях. «Новороссийск» был поднят 4 мая 1957 г. и вскоре пущен на металлолом. Комиссия пришла к следующим выводам:
— взрыв был внешним;
— взрыв был донным, т.е. взрывчатое вещество не было прикреплено к корпусу корабля, а находилось на дне моря;
— оценивая объем разрушений, причиненных корпусу корабля, взрыв имел силу, эквивалентную 1—2 тоннам динамита.
Государственная комиссия сначала сделала вывод, что причиной взрыва послужили немецкие мины (тип «R»), остававшиеся на дне со времен Второй мировой войны. Признав также, что безопасность севастопольской бухты с 28 на 29 октября оставляла желать лучшего, государственная комиссия отметила, что нельзя исключать и подводный диверсионный акт саботажа.
Офицеры с других кораблей, базировавшихся в Севастополе, и бывшие очевидцами катастрофы, в неофициальной обстановке говорили о том, что причиной взрыва послужила внешняя детонация заряда взрывчатого вещества, заложенного итальянцами между старым корпусом и новым упрочненным носом (что, по слухам, было сделано перед передачей линкора Советскому Союзу). Другие настаивали на двойном взрыве: внешний взрыв, который инициировали подводные пловцы, и последовавшая за ним детонация заряда, заложенного внутри корабля итальянцами. Некоторые утверждали, что взрывчатое вещество было нанесено тонким слоем между двумя обшивками корабля. Было также предположение, что взорвалась целая гирлянда немецких донных мил, остававшихся в бухте со времен войны, эти мины были якобы активированы в тот вечер опусканием якоря левого борта линкора при постановке корабля на бочку.
