Обеспокоенный надвигающимся штормом, штаб подводных сил передал командиру лодки приказ возвращаться в базу, однако квитанции не получил. Эфир, несмотря на все последующие многочисленные запросы, был пуст. Никому не хотелось верить в худшее. По флоту была немедленно объявлена боевая тревога. Анализируя ситуацию исчезновения С-80, нельзя не поразиться ее почти полной схожести с исчезновением С–117. Не менее схоже развивались события и далее.
28 января командующий Северным флотом отдал приказ начать поисковую операцию. В море немедленно вышли эскадренные миноносцы «Гремящий» и «Оживленный», подводные лодки С-46 и Б-36, четыре малых противолодочных корабля, вылетели два самолета Бе-6. Что касается подводной лодки С-46, то она, как и пропавшая без вести С-80, относилась к проекту 644. Перед самым выходом в море командир бригады, который должен был быть старшим на борту, и командир лодки выходить на ней в море наотрез отказались. Оба были немедленно заменены, а затем и сняты со своих должностей. Почему отказались идти в море два достаточно опытных подводника, ведь они прекрасно понимали, что этого отказа им не простят? Скорее всего, дело было в неверии в лодки 644-го проекта. Здесь возникает вопрос: почему командование Северным флотом решило отправить в море именно С-46, когда в готовности к выходу имелось и немало иных лодок. Возможно, такой выбор был обусловлен желанием посмотреть на поведение лодки 644-го проекта в море в различных режимах плавания, чтобы попытаться смоделировать ситуацию на С-80, возможно, продиктован стремлением преодолеть у экипажа С-46 естественный психологический барьер, возникший после гибели «систершипа» их субмарины, а возможно, просто направили в море то, что оказалось под рукой…
Несмотря на все усилия, в районе поиска никаких следов аварии или катастрофы обнаружено не было. Поисковые силы, однако, непрерывно наращивались и к середине дня уже насчитывали пять эсминцев, шесть подводных лодок, восемь малых противолодочных кораблей, три тральщика, восемь самолетов Бе-6, семь вертолетов Ми-7 и восемь спасательных судов.
При этом все участвующие в поиске силы были разделены на семь отрядов. 1-й отряд составили эскадренные миноносцы «Сведущий», «Скромный», «Настойчивый»;
2-й отряд – «Гремящий» и «Оживленный»; 3–й – подводные лодки; 4-й и 5-й –ПУГи (поисково-ударная группа) малых противолодочных кораблей; 6–й – тральщики; 7-й – спасательные суда. В отдельные отряды объединили самолеты и вертолеты. Отряд обеспечения составили танкеры и торпедные катера. Район поиска непрерывно расширялся. Одновременно проводился опрос экипажей всех проходивших мимо района предполагаемой гибели С-80 судов.
В местах базирования в немедленной готовности к выходу находились спасательное судно «Алдан» с колоколом, способным погружаться на глубину 280 метров, спасательные суда «Памир» и СС-1, а также спасательный буксир. Поисковые силы возглавил командир эскадры надводных кораблей Северного флота контр-адмирал Аистов, поднявший свой флаг на эсминце «Гремящий». Вместе с ним находился и командир 8-й дивизии подводных лодок контр-адмирал Г.М. Егоров, который затем перебрался на траулер «Тунец», где и оставался до окончания поисковых работ.
Одновременно на Северном флоте была подготовлена команда лучших водолазов-глубоководников, в которую входили опытные офицеры и мичманы. Подобные команды сформировали на Балтийском и Черноморском флотах. Водолазы ждали лишь сигнала к началу работ. Для их доставки выделялись самолеты морской транспортной авиации. В Ленинграде в готовности к вылету находилась группа специалистов во главе с начальником аварийно-спасательной службы ВМФ инженером контр-адмиралом Чикером. Из Севастополя в Североморск был доставлен проходивший испытания на Черном море поисковый комплекс «Мизень-2». Из Ленинграда самолетом Ли-2 переправлено пять опытных комплектов телеаппаратуры АПТ-1 («креветка»).
28 января в 11 часов 10 минут Главнокомандующий ВМФ адмирал С.Г. Горшков доложил о происшествии секретарю ЦК КПСС Д.Ф. Устинову, а в 12 часов 30 минут сделал письменный доклад дежурному генералу Генерального штаба. Тогда же было уточнено, что ракет на борту С-80 не имеется, а экипаж насчитывает 69 человек. Цифра 69 значится в документе, тогда как на самом деле на лодке находилось 68 подводников. И здесь невероятная схожесть с ситуацией на С–117, где по всем документам числятся 52 человека, тогда как пофамильный список содержит почему-то пятьдесят одну фамилию.
В 16 часов 40 минут с одного из эскадренных миноносцев доложили: «Есть контакт с большим металлическим предметом на глубине. Широта 69 градусов 48,5 минуты, долгота 36 градусов 20 минут».
В 16 часов 55 минут о контакте доложено главнокомандующему ВМФ. Тот отдает приказ: «Все туда!» Спустя 30 минут контр-адмирал Городницкий доложил об ошибочности контакта.
30 января с подмосковного аэродрома ВМФ Астафьево в Североморск прибыл Маршал Советского Союза К.К. Рокоссовский, бывший в тот период главным инспектором – заместителем министра обороны СССР, Главнокомандующий ВМФ С.Г. Горшков, адмиралы Н.И. Виноградов и Ю.А. Пантелеев и большая группа адмиралов и офицеров центральных учреждений Министерства обороны и ВМФ. Непосредственное расследование происшествия Главнокомандующий ВМФ возложил на своего заместителя вице-адмирала Иванова.
Прибыв в Североморск, маршал К.К. Рокоссовский заслушал командующего флотом о техническом состоянии С-80 и уровне подготовки ее экипажа на момент выхода в море, об обстоятельствах пропажи подводной лодки и мерах, принимаемых для ее поиска. Непосредственно в дело организации поисковых работ маршал не вмешивался, а все время поиска оставался в штабе Северного флота.
Из воспоминаний Героя Советского Союза адмирала флота Г.М. Егорова:
«На совещании, где присутствовали Рокоссовский, Горшков, Чабаненко и другие, я докладывал о состоянии корабля, экипажа и об особенностях управления лодкой с подвешенными на палубу контейнерами после модернизации. Высказал и свое мнение о возможных причинах катастрофы. Что же касается командира корабля, то я дал ему ту оценку, которую неоднократно излагал командующему флотом. В заключение предложил свои соображения по поиску подводной лодки. По моему мнению, в нем должны были принять участие и боевые корабли Северного флота, и суда тралового, рыболовецкого флота, которые имели на вооружении поисковые станции косяков рыбы, способные обнаружить лодку с помощью тралов даже на грунте. Для этого рекомендовал обязательно использовать траулер «Тунец» – специальное поисковое судно полярного научно-исследовательского института главка «Севрыба», имевшее на вооружении современное гидроакустическое оборудование, позволяющее различать не только стаи рыб, но и неровности грунта. Это судно имело опускаемую глубоководную камеру, где мог находиться оператор. По приказанию Маршала Советского Союза К.К. Рокоссовского штаб флота разработал порядок поисковых работ. Однако время стремительно уменьшало вероятность спасения людей. А тут еще разыгрался новый сильнейший шторм. Главк «Севрыба» выделил суда для поиска. Корабли вышли в море и немедля приступили к работе».
Один день сменял другой, а результата все не было. Наконец, 3 февраля в 13 часов 15 минут тралом производившего поиск тральшика Т-742 был подсечен буй подводной лодки, при этом на тральщике якобы даже слышали ответные стуки. Место обнаружения буя: широта – 69 градусов 54 минуты, долгота – 35 градусов 32 минуты.