לחיל האוויר הבריטי הייתה בקפריסין תחנת חיפוש והצלה המיועדת לאיתור טייסים שנטשו מעל הים ונתנה סיוע גם לכלי שיט במצוקה. לתחנה היה מוקד קשר ונוהלי עבודה עם כל מדינות האזור, והיא אף הפעילה שתי ספינות מאוישות באנשי חיל האוויר המלכותי. החיפושים נמסרו לניהול מפקדה זו, שפעלה לפי תוכניות הקבע שלה והרחיבה את גזרת החיפושים לכל הרבע המזרחי של הים התיכון.
חיל הים שלח את רס"ן אלכס דרורי כמומחה לקשר, ואת רס"ן אלחנן התרסי כקצין צוללות, לשמש קציני קישור במפקדה זו. ב-27 בינואר בלילה דווח למפקדת החיפושים כי תחנת ניקוסיה קלטה למשך 7 דקות שידור בתדר מצופי הצוללת (4340 ק"ה) והבחינה גם באותיות SOS וכן במילה SUBSUNK, שהם חלק משיטת השידור של המצוף. בחקירות הקשר שנעשו אחר כך אבד הביטחון בדיווח זה.
ב-30 בינואר הודיעה מפקדת החיפושים הבריטית בקפריסין כי "הסיכויים למציאתה של הדקר קרובים לאפס", וכי מבצע החיפושים הבינלאומי יסתיים עם שקיעת השמש ב-31 בינואר. מבצע החיפושים הישראלי נמשך עוד ארבעה ימים, וב-4 בפברואר בערב נקראו כל ספינות חיל הים ומטוסי חיל האוויר לשוב לבסיסיהם. מבצע החיפוש אחר אח"י דקר הסתיים. בחיפושים השתתפו 38 כלי שיט שביצעו אלפי שעות סריקה. כלי השיט של חיל הים לבדם ביצעו 2,172 שעות ים במהלך החיפושים. כמו כן בוצעו 105 גיחות מטוסים.
כל שטח אזור החיפושים נסרק מספר פעמים, קוימו תצפיות עין ומכ"ם מכלי שיט וממטוסים, וכן התבצעה האזנה בים ובחוף לכל התדרים שהצוללת עשויה הייתה לשדר בהם. מטוסי הסיור הבריטים והאמריקאים היו מצוידים במיוחד למשימת החיפוש בים ומאומנים לה היטב, ולפיכך יעילות החיפוש של כלי טיס אלה הייתה גבוהה במיוחד. הים הסוער הקשה על כלי השיט בחיפושיהם, אך כמעט שלא פגע בכושר החיפוש של המטוסים. ניתן להניח כי אילו הייתה "דקר" על פני המים היא הייתה מתגלה על ידי המחפשים, וכך גם ניתן היה לגלות ריכוז של אנשים, דלק, או ציוד על פני המים.
מלחמת ההתשה עם מצרים הייתה באותה עת בעיצומה. חיל הים המצרי לא לקח חלק במאמץ החיפושים הבינלאומי ולא נערכו חיפושים בחופי מצרים. ממשלת מצרים הצהירה בחודש פברואר 1968, כי לכוחותיה המזוינים אין קשר להיעלמות "דקר".
חקירות אובדן הצוללת וצוותה.
דיווח מפקד חיל הים על אובדן אח"י דקר.
מפקד חיל הים, האלוף שלמה אראל, הוציא ב-1 במרץ 1968 דו"ח שכותרתו הייתה "דו"ח אבדן אח"י דקר". הדו"ח, בהיקף של 90 עמודים, הוגש לשר הביטחון משה דיין, והציג את כל הנושאים הקשורים ל"דקר" ואת כל העובדות שהיו ידועות. בין השאר הציג הדו"ח את תרשומת הקשר עם הצוללת במהלך ההפלגה ואת התנהלות החיפושים לאחר ניתוק הקשר. הדו"ח ציין כי .
בדו"ח סקר אראל תקלות שאירעו לצוללות אחרות, שהיו ידועות באותה עת. הוזכרו 9 מקרי אובדן צוללות בין השנים 1947 ל-1968. בשלושה מקרים לא נודעה הסיבה לאובדן, בשלושה מקרים אחרים טבעו הצוללות עקב התנגשות באונייה, ובשלושת המקרים הנותרים נגרמה טביעת הצוללות בשל תקלות טכניות.
בסיכום הדו"ח הציג אראל את תובנות חיל הים לסיבות שהיו יכולות להביא לאובדן הצוללת, תרחיש אחד או שילוב של התרחישים הבאים:
אראל חשש שהחיפושים הנרחבים שנעשו יובילו למסקנה שגויה לגבי מיקום הטביעה, וכלל בדו"ח תרשים המלצה לחיפושים בעתיד. אראל הגדיר "שטח סביר לחיפוש שברי הצוללת" בהרחבה של 10 מעלות לצדי הנתיב המתוכנן לחיפה, החל מהנקודה שבה דיווחה הצוללת על מקומה בפעם האחרונה, ועד הנקודה המשוערת שבה אמורה הייתה הצוללת לשדר את הודעת הביקורת הבאה שלה על הנתיב לכיוון חיפה. בהנחה שהצוללת שמרה על נתיבה ועל מהירותה, השטח לחיפוש היה מלבן בגודל של כ-100 × 40 מיל ימי, במים שעומקם כ-3,000 מטר. לחיל הים לא הייתה באותם הימים יכולת לבצע חיפוש בעומק זה.
בדו"ח אין התייחסות לבקשת רענן להקדמת הכניסה או לאישור שניתן רק ליום המחרת. את אמונו במפקדי כלי השיט של חיל הים, בכלל ובמפקד ה"דקר", רס"ן יעקב רענן, בפרט, הביע אראל במילים: עוד נכתב בדו"ח: , והוסיף: .
ימאים ותיקים העריכו כי לתרחיש ההתנגשות ניתנה בדו"ח הערכת סבירות נמוכה מדי ויש להעלותה. לפיהם, הנימוק לכך "שלא התקבל אף דיווח של אונייה על התנגשות כזו" אינו חזק מספיק. תמיכה להשגה זאת נמצאה בדו"ח עצמו - בפרק שסקר תקלות בצוללות אחרות, תואר אובדנה של הצוללת הבריטית שהתנגשה באונייה כשהפליגה במצב שינור בתעלת למאנש, אך . היו שהעריכו, כי בתנאי החושך והים הסוער, ששררו באותו לילה, עשויה אונייה בגודל בינוני, למחוץ את תורני הצוללת השקועה מבלי לחוש בכך.
מאוחר יותר היו לוועדות החיפושים השגות על הגדרת אזור החיפושים המורחב, שהומלץ בדו"ח. כאשר חזר חיל הים לחפש על הנתיב נקבע שטח מצומצם הרבה יותר.
ועדת חקירה צה"לית.
העלמות הצוללת דקר היוותה תקלה חמורה ביותר. ראש המטה הכללי חיים ברלב לא המתין לדו"ח המלא של מפקד חיל הים שלמה אראל וב-20 בפברואר 1968, מינה את האלוף ישראל טל, שהיה אז מפקד גייסות השריון, לוועדת חקירה צה"לית בראשותו. חברים נוספים בוועדה היו אל"ם משה גדרון, שהיה אז קצין קשר ואלקטרוניקה ראשי, והסא"לים אלכס שור ויקותיאל נץ, מפקדי אוניות לשעבר בחיל הים.
על הוועדה הוטל לחקור את הנסיבות שקדמו להיעדר הצוללת דקר על ציוותה ולנסות לקבוע את סיבות האירוע. על הוועדה הוטל להתייחס בין היתר לנקודות הבאות:
על מנת להבין גורמים ונושאים מקצועיים ימיים התנהלה ועדת החקירה בשיטה של ביצוע תחקירים קבוצתיים ולא בשיטה של גביית עדויות פרטניות. הוועדה הסתמכה על דו"ח אובדן אח"י דקר שהוגש על ידי מפקד חיל הים. בעת החקירה לא נמצאו שרידים או סימנים מהצוללת.
המסקנה העיקרית הייתה: תוכנית ההפלגה מגיברלטר לישראל בצלילה רצופה נראתה כיומרה לגיטימית להשיג סטנדרטים מקובלים בעולם. הוועדה לא ראתה עצמה מספיק מקצועית לקבוע אם השינויים שנעשו בהעברת מכלי דלק חיצוניים למיכלי לחץ כפי שנעשתה באח"י לויתן (צ-75) ואח"י דקר, פגעה בכשירות הצוללת לעמוד במאמצים. הקשר שהוקם לכאורה ובצהרי יום הטביעה ומיד הופסק לא עורר חשד מתוך שיפוט מוטעה של אלחוטן.
לגבי הסיבות לטביעה הוועדה כתבה:
המשמעות לגבי המשך הפעלת צוללות - חיל הים קיבל את דו"ח הוועדה באנחת רווחה. מעבר למשימותיה המוגדרות הייתה הבנה שמסקנותיה יהיו קריטיות לגבי המשך הפעלת צוללות בחיל הים. פיקוד חיל הים היה מודע לכך שמתגבשת בחוגי המטה הכללי הערכה שלחיל הים הישראלי אין כשירות טכנית או מבצעית להפעיל כלי שיט מסובכים אלה, בשיטת פעולה מסוכנת מעצם טיבה. ציינו כי לא מעט ציים בעולם נמנעו מלהיכנס לנושא שבו יחידת הלחימה הבודדת יקרה ביותר וסיכון מתמשך. מה שלא נכתב בדו"ח טל היה חשוב אף יותר ממה שהיה כתוב בו.
ההכרזה על אובדן הצוללת.
ביום רביעי 6 במרץ 1968, 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:
עם הכרזתו של השר דיין על אובדנה של דקר, הנחו אנשי הרבנות הצבאית הראשית את משפחות אנשי הצוות של הצוללת לנהוג על פי כל דיני האבלות ולשבת שבעה. יום הפטירה נקבע ליום שלישי, כ"ט בטבת תשכ"ח, 30 בינואר 1968.
השתתפות וחלוקת האבל.
16 מתוך 69 הנספים בטביעה היו נשואים, והיעלמם הפך את נשותיהם לעגונות, שעל פי ההלכה אינן מותרות להינשא מחדש בשל הסיכוי שבעליהן עדיין בחיים. למרות ההכרזה על אנשי "דקר" כמתים, לא ניתן היה להתיר אותן מעגינותן לפני שייבדקו היטב כל נסיבות הטביעה, ותוסר לחלוטין האפשרות שאנשי הצוות עדיין חיים. הרב הצבאי הראשי, האלוף הרב שלמה גורן, ביקר בשייטת הצוללות ואף צלל בצוללת אח"י "לויתן". באישורו הוצאו ב-1 ביולי 1968 תעודות פטירה לכל אנשי הצוות. הדבר נעשה כדי לאפשר לשאיריהם לקבל פיצויים ממשרד הביטחון וכדי להסדיר את ענייני הירושה, אך על התעודות נכתב: . רק כשנה וחצי לאחר היעלמות הצוללת הותרו נשות אנשי הצוות מעגינותן, זאת לאחר פסק הלכה ארוך ומפורט, שבו, בין השאר, שלל הרב גורן את האפשרות שהצוללת נפגעה בידי כוח עוין. פסק ההלכה של הרב גורן התבסס בין השאר גם על הדו"ח של מפקד חיל הים, אלוף שלמה אראל.
התעלומה וחרושת השמועות.
הדו"ח שהוציא האלוף שלמה אראל ב-1968 היה נייר מטה מסודר ומקיף, שכלל את כל הקשור לאובדן הצוללת, ומסקנותיו סקרו במדויק את אזור טביעתה המשוער של "דקר" ואת הסיבות האפשריות שהביאו לאסון, וכן את הכיוון להמשך המאמצים לגילויה. ואולם, הדו"ח יצא בתפוצה קטנה, והגיע לגורמי המטה הכללי של צה"ל ולשר הביטחון משה דיין. מסקנותיו כמו גם מסקנות ועדת החקירה הצהלית בראשות אלוף ישראל טל, לא הובאו לידיעת הציבור.
ללא ניצולים, קשה מאוד לחקור טביעה של צוללת, וכמעט בכל התאונות הקטלניות לא ניתן לברר את האירוע עד תומו. בתודעתן של המדינות הימיות מתקבלת טביעה של צוללות כחלק מגזירת גורל של הפעילות בים. בישראל התודעה הציבורית שונה, ואסון "דקר" נהיה לאסון לאומי. מספרם הרב של הנספים, וסמיכות האסון לטיבוע המשחתת אילת כשלושה חודשים קודם לכן, הגבירו את תחושת הכאב הציבורי. הימנעות חיל הים מפרסום הערכות לנסיבות הטביעה, עד שלא תתקבלנה ראיות חותכות, יצרו חלל שהחל להתמלא על ידי אחרים. בתודעה הציבורית בישראל החלה להיווצר תעלומת הדקר.