ההשערות על נסיבות היעלמותה של ה"דקר" החלו להישמע כבר בסמוך למועד ניתוק הקשר עמה. ב-26 בינואר דיווח הציר שלמה ארגוב משגרירות ישראל בוושינגטון שערוצי הרדיו והטלוויזיה בארצות הברית מסרו, בהתבסס על מקור בריטי, שהצוללת הישראלית נעלמה צפונית לאלכסנדריה ובכך רמזו לאפשרות שהייתה חבלה מכוונת על-ידי גורמים מצריים ולא תקלה טכנית. באותו זמן הייתה מלחמת ההתשה בין ישראל למצרים בעיצומה.

אולם ב-28 בינואר הודיעה ממשלת מצרים, ביוזמתה, כי לכוחות הים שלה אין קשר להיעלמות הצוללת "דקר". למרות הכרזת ממשלת מצרים, פורסמו בעיתונות המצרית סיפורי בדים שונים על הטבעתה כביכול של הצוללת בידי הצי המצרי‏ באזור אלכסנדריה. בעקבות פרסומים אלה הציע אברהם הרמן, השגריר בוושינגטון לפרסם מייד את המקום שבו נוצר הקשר האחרון עם הצוללת, כדי להזים את השמועות לפיהן נעלמה ליד אלכסנדריה.

ב-25 בינואר החל מבצע חיפושים נרחב אחר הצוללת שבו השתתפו כוחות של צה"ל, חילות האוויר האמריקני והבריטי ואף הצבא היווני. ב-27 בינואר, הבחין מטוס של חיל האוויר הישראלי בכתם שמן ובאונייה יוונית בסמוך לו. נציגות ישראל באתונה התבקשה לבדוק בדחיפות עם משרד הצי המסחרי היווני האם האונייה היא שגרמה לכתם השמן ואם לא – שיורו לה להפליג למקום הכתם כדי לבדוק מה מקורו. שלטונות הצי היווני בדקו את הדבר ומסרו למחרת לנציגות ישראל באתונה שהאונייה היוונית אכן עברה בנתיב זה, אולם לא הבחינה בכל כתם שמן ולא פלטה בעצמה כל חומר שיכול היה לגרום לכתם. מפקד המרכז לתיאום פעולות הצלה ביוון פירט בפני נציג ישראל באתונה ב-29 בינואר את הפעולות שעשו היוונים כדי לאתר את הצוללת וציין שהם עשו ככל יכולתם.

בצד הסריקות והחיפושים שנעשו על-ידי גורמים מקצועיים, הניבה היעלמות הצוללת גם ניסיונות איתור שמקורם בעולמות הנסתר. כך למשל, העבירה שגרירות ישראל בהאג למשרד הביטחון בישראל, הודעה שמשטרת האג הפנתה אליה "חוזה" הולנדי, רואה נסתרות, שבעבר כבר הוכיח את עצמו באיתור צוללות אבודות. הוא טען שאיתר את ה"דקר" מערבה לקפריסין ואף הוסיף שהיא מונחת על צידה על קרקעית הים לאחר שנפגעה מטורפדו. למשרד ראש הממשלה הגיעו מכתבים רבים מן הארץ ומחו"ל שהעלו השערות שונות ומגוונות לגבי גורלם של ה"דקר" ואנשי צוותה. לימים התברר שבדבריהם של יודעי דבר אלה אין ממש.

ב-28 בינואר בבוקר, מסר מפקד חיל-הים שלמה אראל דיווח מפורט על היעלמותה של הצוללת בפני ועדת השרים לענייני ביטחון. באותו יום, אחר-הצהריים, בישיבת הממשלה, מסר את הפרטים שוב בפני שאר חברי הממשלה, שלא נכחו בדיון הבוקר. בישיבה תיאר אראל את השיפוצים המקיפים והבדיקות שנעשו לצוללת לאחר רכישתה מן הצי הבריטי, את הצוות המיומן שאייש אותה, את ההחלטות שהתקבלו בחיל-הים לגבי אופן השיט ואת נוהלי הדיווח על מצבה ומקום המצאה.

אראל סיפר ששמונה שעות לאחר הקשר התקין האחרון עם הצוללת החלו החיפושים אחריה. הוא דיווח שאמנם כמה שעות לאחר תחילת החיפושים הגיע מברק התקשרות נוסף מ"דקר" אך זה נקטע באמצע, ברגע שבו ההתקשרות הייתה צריכה לעבור מקוד בינלאומי לקוד ישראלי. החשד התגבר כאשר למחרת היום, יומיים לאחר הכרזת ההיעדרות, נוצר קשר נוסף שגם הוא נקטע באופן פתאומי באורח דומה. אראל ציין שמוזר היה בעיניהם שאחרי יומיים של "היעדרות" לא הייתה כל נימת חרום בקריאה של ה"דקר" והוא ציין שהתעורר החשד ש"מישהו אחר קרא לנו במקום 'דקר', אולי כדי להשהות את החיפושים ולהטעות לגבי אזור החיפושים".

עם זאת הוציא אראל מכלל אפשרות התנכלות מצרית לצוללת. מפקד חיל-הים דיווח על השתתפותם של הבריטים והאמריקנים בחיפושים, אך ציין שהאמריקנים נמנעו מלענות לשאלת הישראלים האם במכשור האלחוט המתוחכם שלהם חשו בתעבורה בלתי רגילה ברשתות הקשר: "אני לא מניח שהאמריקנים יגידו לנו אם הם חושדים חשד כזה...זה יהיה להם מאוד לא נעים להודות שהם יודעים כי מישהו התנקש בצוללת ישראלית, מבלי לומר מה הם עושים בנדון...". אחר כך תיאר אראל את האופן בו התבצעו החיפושים, המשאבים שהוקצו לחיפוש, הרמזים השונים שנמצאו ותהליך בדיקתם וחלוקת הגזרות בין הישראלים לבין האמריקנים, הבריטים והיוונים. אראל סיפר גם על אותות מצוקה שלדעתו שודרו בוודאות ממצוף המצוקה של "דקר". בתשובה לשאלת השר מרדכי בנטוב על יכולת שרידותם של אנשי הצוות, רמז אראל שהסיכויים לכך קלושים לאור העובדה שהצוללת טרם נתגלתה ובשל תנאי השטח באזור שבו קרוב לוודאי נעלמה.

ב-30 בינואר הודיעה מפקדת החיפושים הבריטית בקפריסין כי "הסיכויים למציאתה של הדקר קרובים לאפס", וכי מבצע החיפושים הבינלאומי יסתיים עם שקיעת השמש ביום המחרת. מדינת ישראל הודתה למדינות השותפות לחיפושים. הרמטכ"ל בר-לב שלח מכתב לרמטכ"ל היווני בו הודה לו על מאמצי הצבא היווני בחיפוש אחר "דקר". מבצע החיפושים הישראלי נמשך עוד ארבעה ימים. ב-2 בפברואר דיווח דניאל לאור, הציר הישראלי בנציגות ישראל באנקרה, כי הנספח הצבאי בנציגות פנה למטכ"ל הטורקי וביקש את אישורו לסריקת חלק מן החוף הדרומי של טורקיה על-ידי אוניות חיל-הים ומטוס של חיל-האוויר הישראלי. תשובת הטורקים הייתה שהם מוכנים לערוך חיפושים לפי הנחיות ישראל, אך מסרבים לאפשר לישראלים לחפש בעצמם.

במברק נוסף למשרד החוץ, העלה לאור הסברים אפשריים לסירובם של הטורקים לאפשר לישראל לחפש את הצוללת בעצמה. בין השאר קבע שמדובר באזור רגיש שנמצא בין קפריסין וטורקיה, ובו ריכזו הטורקים לאחרונה כוחות לקראת פלישה אפשרית לאי קפריסין בו הייתה קיימת מחלוקת אלימה בין המיעוט הטורקי לרוב היווני. (הפלישה התרחשה לבסוף רק ב-1974). הטורקים אינם מעוניינים שספינות זרות יעברו שם, ולמרות המצב יוצא הדופן אינם רוצים ליצור תקדים במתן היתר מיוחד לישראלים.

ב-4 בפברואר, הכריז דובר צה"ל בשם המטכ"ל שיש לראות את הצוללת אח"י "דקר" על צוותה כנעדרת ועל כן הוחלט להפסיק גם בישראל את החיפושים אחריה. שר הביטחון משה דיין מסר הודעה ברוח זו בישיבת הממשלה באותו היום. עם זאת, המליץ דיין בישיבה להגדיר את צוות הצוללת בשלב זה כנעדרים ולא כאבודים. הוא ציין שייתכן שהצוללת לא תימצא לעולם משום שאין בנמצא מכשור שמאפשר צלילה לעומקים שבהם טבעה הצוללת, וכמו-כן מדובר בשטח רחב ובלתי מוגדר דיו. עוד מסר דיין שמצב המלחמה שבו שרויה ישראל עם מדינות אחרות בים התיכון מקשה על הסקת מסקנות, ולכן לא ניתן לשלול את האפשרות שאונייה מצרית או רוסית פגעה בה ושאנשי צוותה נלקחו בשבי. על כן לא ניתן להגיד בוודאות שהצוללת טבעה ויש להמתין לממצאים נוספים טרם יוכרזו אנשי צוותה כאבודים. שרים אחרים הציעו במהלך הישיבה להיזהר מאוד מן האפשרות שהצהרה כזאת תטפח תקוות לא סבירות להישרדותם של אנשי הצוות.

יומיים לאחר מכן, מסר אלוף המשנה אברהם בוצר מחיל-הים דיווח בפני ועדת החוץ והביטחון של הכנסת בעניין העלמות ה"דקר". הוא מנה שלוש סיבות אפשריות לטביעתה וביניהן את האפשרות שבצוללת התבצעה חבלה מכוונת, אם כי הגדיר את האפשרות הזאת כמאוד בלתי סבירה. כאשר שאלו אותו חברי הוועדה על השדרים שהתקבלו לאחר היעלמותה של הצוללת ושנקטעו בפתאומיות, העלה בוצר אפשרויות שונות לפתרון התעלומה שמצמצמות את החשד לחבלה, כמו האפשרות שתחנה חובבת ענתה לקריאה או שהייתה זו טעות של אלחוטאי. באותה ישיבה לא חסכו ממנו חברי הוועדה שאלות קשות ביחס למצבה של הצוללת בעת רכישתה, היקף החיפושים, מועד תחילתם, נסיבות ההחלטה להביא את הצוללת לחופי הארץ בצלילה, בניגוד לצוללות האחרות שנרכשו באותה הזדמנות ושעשו את מסען לארץ על פני המים.

הרמטכ"ל כינס את בני משפחותיהם של אנשי הצוות של הצוללת, ופירט בפניהם את האירועים עד לניתוק הקשר עם הצוללת ואת היקף החיפושים שהיו לדבריו הגדולים שנערכו עד כה אחרי כלי שיט נעדר. הוא הודיע למשפחות על מיצוי כל האפשרויות לאיתור הצוללת. באותה פגישה אמר שר הביטחון שאין שמץ של ידיעה עובדתית על גורלה של הצוללת. אולם הרב הצבאי הראשי, אלוף שלמה גורן, הורה לבני המשפחות לא לשבת שבעה לפי שעה. מספרם הרב של הנספים בצוללת, וסמיכות האסון לטיבוע המשחתת "אילת", כשלושה חודשים קודם לכן, הגבירו את תחושת הכאב בציבור עם פרסום הידיעה על הכרזתה של הצוללת "דקר" ואנשי צוותה כנעדרים.

בתיקי משרד ראש הממשלה נמצאים מכתבים רבים שכתבו מנהיגי מדינות ובהם השתתפות בצערו של עם ישראל וממשלת ישראל בעקבות ההודעה על הפסקת החיפושים. באחד התיקים מצוי לעומת זאת גם דוח של מחלקת החקר של משרד החוץ שמביא את דבריו של פרשן רדיו מוסקבה בשפה הערבית מ-31 בינואר. הפרשן טען שסיפור רכישת הצוללת וגם החיפושים הנרחבים מצידן של חברות ברית נאט"ו אחריה, מעידים על קיומו של סיוע צבאי הדוק מצידה של נאט"ו לישראל וזאת למרות שישראל אינה חברה בברית, עובדה שמחזקת את ההשערה שלברית נאט"ו בסיסים צבאיים בישראל. הפרשן הסובייטי הביע תמיהה מרומזת על שיתוף הפעולה של טורקיה ויוון עם ה"ברית התוקפנית" בחיפושים אחר הצוללת לאחר שגינו את התוקפנות הישראלית, והכריזו על סולידריות עם הערבים.

ב-1 במרס הגיש מפקד חיל-הים, האלוף שלמה אראל לשר הביטחון, משה דיין דוח סודי בן 87 עמודים על אובדן ה"דקר", שכלל סיכום קצר ו-13 נספחים מפורטים. הדוח ריכז את העובדות, הנתונים, המשמעויות והמסקנות העובדתיות כפי שהיו ידועות אז למפקדת חיל-הים, אך לא כלל לקחים.

בניתוח האפשרויות שגרמו לאובדן הצוללת שלל הדוח אפשרות של ליקוי הנובע מגילה של הצוללת, מצבה הטכני והשינויים שבוצעו בה. בדוח נכתב כי השינויים במבנה הצוללת אף שיפרו במידה רבה את יציבותה. כמו-כן נשללה האפשרות של ליקויים בהרכב הצוות ובאופן הכשרתו.

הדוח הביא שלוש סיבות אפשריות לאובדן הצוללת: א. תקלה טכנית או צירוף כלשהו של שגיאת אנוש ותקלה טכנית, ב. פעולה עוינת של הצי הסובייטי – אפשרות שלא ניתן לבטלה לחלוטין – וג. התנגשות בכלי שיט אחר, שהדוח מייחס לה סבירות נמוכה יותר בהיעדר כל עדות לכך.

הדוח ניתח את האפשרויות לגילוי שרידי הצוללת על קרקעית הים וקבע כי לא ניתן לעשות זאת בכוחות ובאמצעים שעומדים לרשות ישראל. מחברי הדוח העריכו שהפעולה תימשך שנים, שאין וודאות שהצוללת אכן תמצא אי פעם, ושגם אם תמצא לא ניתן יהיה לקבוע באופן חד-משמעי את הסיבות לטביעתה או לאתר את גופות אנשי הצוות. הדוח ממליץ לקבוע כי אנשי הצוות טבעו עם הצוללת במצולות הים ואינם יותר בין החיים. הדוח היה מקיף אך יצא בתפוצה קטנה ולא הובא לידיעת הציבור. הוא שמור בתיקי חיל-הים בארכיון צה"ל, אך אינו פתוח לעיון הציבור משום שטרם עברו חמישים שנה ממועד כתיבתו. עם זאת, המידע על עיקרי הדוח הועמד על-ידי ארכיון צה"ל לרשות ארכיון המדינה.

ב-6 במרס 'התכנסה הממשלה שוב. בישיבה זו מסר שר הביטחון על פגישתו הטעונה עם בני המשפחה של צוות ה"דקר", ופרס את הנוסח המוצע להכרזה במליאת הכנסת על "דקר" ואנשי צוותה כאבודים. שרי הממשלה הגיבו על הנוסח המוצע והציעו תיקונים לו. באותה ישיבה הסביר דיין מדוע נדחתה ההכרזה בחודש שלם מאז הפסקת החיפושים ומדוע לא ניתן עוד לדחות את ההכרזה. יש להבהיר למשפחות ולציבור בצורה מוחלטת שאין מקום לתקווה. הוא ציין שזו גם דרישת הרב הראשי לצה"ל שראה צורך להתיר את העגונות ולאפשר למשפחות לשבת שבעה. באותה ישיבה נקבעו גם טקסי האבל לזכרם של אנשי צוות ה"דקר". דיין הבהיר באופן חד-משמעי שלישראל אין כל תוכנית להמשיך את החיפושים משום שהסיכויים למצוא את הצוללת הם אפסיים. עם זאת הוא קבע שאם בעתיד יהיו בידי צה"ל האמצעים הדרושים לכך – תיבחן מחדש האפשרות להמשיך בחיפושים "וכן נמשיך לעקוב אחר כל סימן העלול להתגלות ולהצביע על מקום וסיבות טביעתה של הצוללת דקר".

ראש הממשלה לוי אשכול נשא בישיבה דברי הספד: "התכנסנו היום לאשר מתוך כאב: דקר וכל אנשי צוותה אינם. אין איתנו דברי ניחומים מרפאים את הכאב ואת היגון למשפחות אשר שכלו את יקיריהן. מכה קשה הוכינו בידי הים שכה התאכזר אלינו הפעם. בליבנו ביטחון מוחלט כי מלחינו, יקירינו, עשו כל שהיה בכוחם לעשות. ואנו עשינו עד כה כל שהיה אפשרי. עם ישראל כולו, מדינת ישראל והממשלה אבלים על חיילי "דקר" שנספו במצולות ים תוך מילוי תפקידם בצבא ההגנה לישראל. לבנו הולם עם המשפחות השכולות".

מאוחר יותר באותו יום הכריז שר הביטחון משה דיין בכנסת כי "דקר" ואנשי צוותה נחשבים אבודים. הוכרז יום אבל לאומי ודגלי הלאום ברחבי המדינה הורדו לחצי התורן. בסיום דבריו אמר דיין: ".נתמיד במשימת חייהם ונחשל את זרועה הימית של ישראל". בתום הישיבה קרא יושב-ראש הכנסת, קדש לוז את שמות הנספים.

כשנה לאחר טביעתה של "דקר", התגלה אחד ממצופי החירום של הצוללת בחוף רצועת עזה. דובר צה"ל פרסם הודעה, שאושרה על-ידי ועדת שרים לענייני ביטחון ב-21.4.1969, לפיה מציאת המצוף מוכיחה מעל לכל ספק ש"דקר" טבעה במעמקי הים אולם לא ניתן לקבוע את סיבת טביעתה. בדיקת המצוף העלתה שהדקר סטתה ממסלולה באופן משמעותי וטבעה במרחק של 60-30 מייל מהחוף המצרי. מסקנות אלו, שעמדו בסתירה למסקנות בדוח של אראל, התבררו מאוחר יותר כשגויות. ניתוח ממצאי המצוף ומקום הימצאו הובילו לחיפושים אחרי "דקר" בחופי מצרים ובים האגאי, אך אלה העלו חרס.

בתום המלחמה הקרה' העמידה ארצות הברית את יכולות החיפוש והאיתור במים עמוקים שפותחו על-ידי צי ארצות הברית למאמצים למציאת הצוללת. החיפושים שבו והתמקדו בקטע הנתיב שבו אבד הקשר עימה.

ב-28 במאי 1999, למעלה מ-31 שנים לאחר היעלמותה, נמצאו שרידיה של "דקר" על-ידי מערך החיפוש במים עמוקים של חברת נאוטיקוס. השרידים נמצאו בקרקעית הים בעומק 3 ק"מ, על נתיב השיט המתוכנן לחיפה, במרחק של 485 ק"מ מיעדה. מציאתה במקום זה הוכיחה מעל לכל ספק שה"דקר" לא סטתה ממסלולה כפי שנטען ושלא היה מקום לטענות על אופן התנהלותם ושיקול דעתם של מפקד הצוות, יעקב רענן וקציני הצוללת שעתה התברר שלא חרגו מן הפקודות שקיבלו. תעלומת היעלמותה של הצוללת "דקר" הגיעה לסיומה 31 שנים לאחר טביעתה אבל השאלות לגבי סיבות טביעתה נותרו פתוחות עד היום.

בבית הקברות הצבאי בהר הרצל ניצבת אנדרטה לזכר הדקר. ששים ותשעה שמות אנשי צוותה חקוקים באבן באנדרטה דמוית הצוללת.