救援人员进入潜艇发现，70名艇员全部牺牲在自己的工作位置上，没有任何痛苦或挣扎痕迹。经初步检验，潜艇没有任何损坏，死者证实都是急性窒息致死。而艇上的日誌只到2003年4月16日，相信他们是在该日死亡。该艇被拖回旅顺基地后，有关人员对艇上的各种仪器数据进行了分析，基本上肯定了事发的经过：

海军361潜艇遇难官兵追悼会

2003年4月16日，该艇在返回青岛威海基地途中为潜艇重新充电。按照程式，充电时要启动柴油发电机，这种发电机启动时需要燃烧大量的氧气，故潜艇需要浮到接近海面，将指挥台上方的潜望镜和进气阀伸到海面上吸入空气。但调查发现，柴油发电机被启动时，进气阀因机械故障并没有打开，柴油机启动后大量吸燃艇内的氧气。有关数据显示，艇内的气体含氧量不足两分钟内即下降到零。

由于361潜艇在进行“静默”训练，中断了所有与外间的电讯联络，故外界没有人能及时发现出了意外。不过，按程式各舱盖当时都是关闭的，因内部氧气被吸光，气压失衡，1至7舱在负压力下，舱口盖已不可能从内打开，故即使官兵试图逃生也不可能。

2003年5月3日，江泽民、胡锦涛等中央军委领导专程赶赴部队驻地，亲自调查了解有关情况，夜以继日地工作。他们亲自登上361艇，下到每一个舱室，仔细查看每一个战位，详细询问有关细节。几天里，江泽民、胡锦涛等军委领导同志广泛听取各方面的意见，与部队领导和有关专家座谈，一起分析失事原因。

新华社北京2003年5月2日电据海军提供的讯息，近日，我海军一艘常规动力潜艇在内长山以东我领海进行训练时，因机械故障失事，艇上70名官兵不幸全部遇难。军委、总部和有关部队领导对事故处理高度重视，对遇难烈士表示沉痛哀悼，对其亲属表示亲切慰问。现潜艇已拖回港口，善后工作正在妥善处理。
中央军委主席江泽民发唁电哀悼海军361号潜艇遇难官兵慰问遇难官兵亲属
新华社北京5月2日电中华人民共和国中央军事委员会主席江泽民5月2日发唁电，对海军361号潜艇遇难官兵表示深切哀悼，向遇难官兵亲属表示亲切慰问。唁电全文如下：
海军361号潜艇遇难官兵亲属：惊悉海军361号潜艇官兵在执行训练任务中不幸全部遇难，我表示深切的哀悼，并向你们表示亲切的慰问。361号潜艇官兵牢记党和人民赋予的神圣使命，忠实履行军人职责，为国防和军队现代化建设作出了重要贡献。他们不幸以身殉职、为国捐躯，是人民海军的重大损失。他们不愧是人民的好儿子、祖国的忠诚卫士。他们的英名和功绩，祖国和人民永远不会忘记。
中华人民共和国中央军事委员会主席
江泽民二00三年五月二日

361号潜艇照

中国军方的事故调查表明：361潜艇出事前正处于半潜的“通气管状态”，由于当时海面风浪较大，海水从通气管涌入，使通气管自动关闭，但艇内发电机却依然继续运转，导致两分钟内耗尽舱内氧气，70名官兵迅速窒息死亡。

新华社北京2003年6月13日电：海军361潜艇失事原因已查明，是由于指挥操纵不当造成的。中央军委作出决定，对361潜艇特大事故负有责任的有关人员进行严肃处理。给予济南军区副司令员兼海军北海舰队司令员丁一平、海军北海舰队政治委员陈先锋行政降职处分，同时分别给予其他8名有关人员以行政撤职、降职等纪律处分。。

中国官方公布了361 号潜艇失事造成七十名官兵罹难之后，没有再进一步说明意外发生的详情，因而引起外界对这次意外原因的诸多猜测。英国的潜艇专家就认为，发生这样伤亡巨大的潜艇意外显得很神秘，艇上人员可能是突然中毒致死。根据中国官方的报导称，失事潜艇“已被拖回港口”。美国军方也表示，美方并没有侦察到这次意外，是在中国主动公布了事件后才知道的。故不少专家试图解开这次意外之谜时，均认为潜艇失事时并没发生剧烈撞击或爆炸，而倾向于船员是中毒致死。
英国皇家联合军事研究所专门研究中国海军的专家麦克金蒂接受美联社採访时表示，从公开的资料来看，这宗事故不一定是在水底发生，否则不可能这幺快就找到潜艇并打捞起来“拖回港口”。但在水面上发生这样伤亡巨大的意外就显得很神秘。他猜测，事故原因可能是从电池中漏出的液体和海水混合后产生氯气，导致舰上官兵死亡，或者鱼雷推进剂泄漏，舰上人员中毒致死。
德国通讯社也引述一名台湾研究海军军备的专家说，事故原因可能是铅制电池泄出毒气引起的。这名专家并且怀疑意外发生之后，有部分船员没有即时死亡，并能将潜艇浮出水面。另外有分析认为，事故发生的原因可能是艇内高压氧罐突然破裂，使艇内的氧平沖被迅速打破。全艇氧含量短时间内超过百分之四十就会发生氧中毒，令全体船员昏厥，氧含量百分之六十超过十分钟，人就会死亡。
香港军事评论员马鼎盛估计，发生意外的中国海军361号潜艇可能是因为失去动力，加上救援系统差，导致全船官兵死亡。马鼎盛表示，出事潜艇属常规潜艇，船龄约二十至三十年，是七十代仿照前苏联潜艇而建造。他估计，意外发生时，潜艇失去主动力，而后备动力又不能激活，令潜艇迅速下沉，又或者是船内释出有毒气体, 令船员无法自救。他又说，事故现场潜艇只到200米深度，造成重大伤亡的原因是潜艇的救援系统不完善所致。