Тем не менее, для расследования причин гибели ПЛ К‑129 были созданы две комиссии: правительственная под руководством председателя Совета Министров СССР Л. Смирнова и ВМФ, которую возглавил один из опытнейших подводников, первый заместитель Главнокомандующего ВМФ В. Касатонов. Выводы, которые сделали обе комиссии, были похожи. Они признали, что вины экипажа подлодки в гибели корабля нет.
Наиболее достоверной причиной катастрофы мог быть провал на глубину ниже предельной из-за обмерзания поплавкового клапана воздушной шахты РДП (режим работы дизелей под водой). Косвенным подтверждением этой версии было то, что командование штаба флота предписывало командирам максимально возможно использовать режим РДП. Впоследствии процент времени плавания в этом режиме стал одним из критериев успешности выполнения задач похода. Следует отметить, что К-129 никогда не была отстающей в этом показателе при длительном плавании на предельных глубинах. Второй официальной версией было столкновение с иностранной субмариной в подводном положении.
Кроме официальных существовал и ряд неофициальных версий, высказываемых в разные годы различными специалистами: столкновение с надводным судном или транспортом на перископной глубине; провал на глубины, превышающие предельную глубину погружения, и нарушение из-за этого расчетной прочности корпуса; попадание на склон внутренних волн океана (природа возникновения которых до сих пор точно не установлена); взрыв аккумуляторной батареи (АБ) во время ее зарядки в результате превышения допустимой концентрации водорода (американская версия).
В 1998 году в США вышла книга Шерри Зонтага и Кристофера Дрю «Игра в жмурки. Неизвестная история американского подводного шпионажа». В ней были представлены три основные версии гибели К-129: экипаж не справился с управлением; техническая авария, переросшая в катастрофу (взрыв АБ); столкновение с другим кораблем.
Версия взрыва АБ на подлодке являлась заведомо ложной, потому что во всей истории подводных флотов мира было зарегистрировано множество таких взрывов, но ни один из них не повлек за собой разрушения прочных корпусов лодок, хотя бы из-за забортной воды.
Наиболее правдоподобной и доказанной является версия о столкновении ПЛ К-129 с американской подлодкой «Суордфиш» (в переводе «меч-рыба»). Уже ее название дает возможность представить себе строение этой субмарины, боевая рубка которой защищена двумя «плавниками», похожими на акульи. Эту же версию подтверждают снимки, сделанные на месте гибели К-129 с американской атомной подводной лодки «Хелли-бат» при помощи глубоководного аппарата «Гломар Эксплорер». На них запечатлен корпус советской субмарины, на котором с левого борта в районе переборки между вторым и третьим отсеками видна узкая глубокая пробоина. Сама же лодка лежала на грунте на ровном киле, и это означало, что столкновение произошло, когда она находилась под водой на глубине, безопасной для таранного удара надводного корабля. По всей видимости, «Суордфиш», следившая за советской подлодкой, потеряла гидроакустический контакт, что вынудило ее следовать в точку нахождения К-129, а кратковременное восстановление контакта между ними за несколько минут до столкновения уже не могло предотвратить трагедии.
Хотя сейчас и эта версия подвергается критике. Журналист газеты «Совершенно секретно» А. Мозговой отвергает ее, ссылаясь прежде всего именно на повреждения К-129, ведь угол крена «Суордфиш» не позволял ей нанести такие повреждения советскому подводному кораблю. А. Мозговой отстаивает версию, что К-129 погибла в результате столкновения с надводным транспортом. И этому тоже есть доказательства, хотя в них опять фигурирует та же «меч-рыба». Весной 1968 года в иностранной прессе начали появляться сообщения о том, что через несколько дней после исчезновения ПЛ К-129 в японский порт Йокосука зашла со смятым заграждением боевой рубки и стала на аварийный ремонт «Суордфиш». Вся операция была засекречена. Лодка простояла на ремонте лишь одну ночь, за которую ей был сделан косметический ремонт: наложены заплаты, подкрашен корпус. Утром она покинула стоянку, а с экипажа была взята подписка о неразглашении тайны. После этого случая «Суордфиш» полтора года не выходила в плавание.
Американцы старались объяснить факт повреждения своей подлодки ее столкновением с айсбергом, что явно не соответствовало действительности, так как в марте в центральной части океана айсберги не встречаются. Да и вообще они не «заплывают» в этот район даже в конце зимы, а не то что весной.
Еще в защиту версии столкновения двух подлодок говорит тот факт, что американцы на удивление точно и оперативно определили место гибели К-129. На тот момент исключалась возможность засечь его с помощью американского спутника, между тем они указали район с точностью до 1–3 миль, что, по мнению военных экспертов, могла установить лишь подводная лодка, находящаяся в той же зоне.
В период между 1968 и 1973 годами американцы обследовали место гибели К-129, ее положение и состояние корпуса глубоководным батискафом «Триест-2» (по другим данным, «Мицар»), что позволило ЦРУ сделать вывод о возможности подъема советской субмарины. ЦРУ была разработана секретная операция под кодовым названием «Дженифер». Все это осуществлялось в надежде добыть шифродокументы, боевые пакеты и аппаратуру радиосвязи и с помощью этой информации прочитать весь радиообмен советского флота, что позволило бы вскрыть систему развертывания и управления ВМФ СССР. А самое главное, это давало возможность найти ключевые основы разработки шифров. В связи с неподдельным интересом к советскому ракетному и ядерному оружию в годы «холодной войны» такая информация представляла особую ценность. Об операции были осведомлены только три высокопоставленных лица в США: президент Ричард Никсон, директор ЦРУ Уильям Колби и миллиардер Говард Хьюз, финансировавший эти работы. Их подготовка заняла почти семь лет, а затраты составили около 350 млн долларов.
Для подъема корпуса К-129 было спроектировано два специальных судна: «Гломар Эксплорер» и док-камера НСС-1, которая имела раздвигающееся днище, снабженное гигантскими клещами-захватами, напоминающими форму корпуса советской подлодки. Оба судна изготовлялись по частям на разных судоверфях западного и восточного побережья США, словно повторяя тактику создания «Наутилуса» капитана Немо. Важен и тот факт, что даже при окончательной сборке инженеры не имели представления о предназначении этих судов. Все работы велись в полной секретности.
Но как ни пыталось ЦРУ засекретить эту операцию, активность американских кораблей в определенном месте Тихого океана не осталась незамеченной. Начальник ВМФ СССР вице-адмирал И. Н. Хурс получил шифрограмму о том, что американское судно «Гломар Эксплорер» завершает этап подготовительных работ по подъему К-129. Однако он ответил следующее: «Обращаю ваше внимание на более качественное выполнение плановых задач». Это в принципе означало – не лезьте со своими глупостями, а занимайтесь своим делом.
Как впоследствии стало известно, в Вашингтоне под дверь советского посольства было подброшено письмо следующего содержания: «В ближайшее время спецслужбы США предпримут действия по скрытому подъему советской ПЛ, затонувшей в Тихом океане. Доброжелатель».
Операция по подъему К-129 была технически очень сложной, так как лодка покоилась на глубине более 5000 м. Вся работа продолжалась 40 суток. При подъеме советская субмарина разломилась на два куска, поэтому поднять удалось только один, состоявший из первого, второго и части третьего отсеков. Американцы ликовали.
Из носовой части корабля были извлечены тела шести погибших подводников и похоронены в море согласно принятому на советском флоте ритуалу. Саркофаг с телами был накрыт флагом ВМФ СССР и опущен в море под звуки государственного гимна Советского Союза. Отдав последние почести советским морякам, американцы приступили к поиску так интересовавших их шифров, но не достигли желанной цели. Причиной всему был русский менталитет: в период ремонта К-129 в 1966–1967 годах в г. Дальзаводе главный строитель по просьбе командира подлодки капитана 1-го ранга В. Кобзаря перенес шифр-рубку в ракетный отсек. Он не мог отказать этому высокому, плотно сложенному человеку, мучавшемуся в тесной и крохотной каюте второго отсека, и поэтому отступил от проекта.