Sau những ngày chờ mong tìm thấy con tàu trước khi hết oxy dự trữ, tới ngày 24-4, đại diện quân đội Indonesia cho biết, việc phát hiện dấu hiệu của vết dầu loang cũng như các mảnh vỡ gần nơi tàu ngầm lặn ngoài khơi đảo Bali là bằng chứng cho thấy tàu KRI Nanggala 402 đã bị chìm. Trước đó, ngày 21-4, Indonesia thông báo con tàu cùng 53 thủy thủ đoàn bị mất liên lạc khi đang tham gia một cuộc diễn tập phóng ngư lôi. Tại thời điểm đó, giới chức nước này công bố tàu ngầm bị mất tích và chỉ có đủ oxy dự trữ cho thủy thủ đoàn trong 72 giờ.
Chiến dịch cứu hộ tích cực với hy vọng tìm được người sống sót đã được tổ chức khẩn cấp. Trong cuộc đua nước rút với thời gian đó, Indonesia đã huy động nhiều tàu chiến và máy bay để khẩn trương tìm kiếm các dấu hiệu định vị tàu. Sau khi xảy ra sự cố, Hải quân Indonesia cũng gửi thông báo đến Văn phòng Liên lạc cứu nạn tàu ngầm quốc tế về vụ việc. Một số quốc gia đã đáp ứng yêu cầu hỗ trợ của Indonesia, trong đó có Australia, Malaysia, Ấn Độ, Singapore, Mỹ... Hai tàu của Australia bao gồm một tàu hỗ trợ và một tàu khu trục nhỏ có hệ thống thu tín hiệu thủy âm tìm đường di chuyển và phát hiện các đối tượng dưới nước (sonar) đã tới khu vực tìm kiếm. Quân đội Mỹ cũng thông báo điều một đội không vận tới hỗ trợ. Trong ngày 21-4, máy bay tìm kiếm trên không đã phát hiện một vệt dầu loang gần vị trí tàu lặn. Sau thông tin đó, nhiều chuyên gia đã cảnh báo tàu ngầm KRI Nanggala 402 có thể đã vỡ thành nhiều mảnh.
Ngày 24-4, Tư lệnh Hải quân Indonesia, Đô đốc Yudo Margono cho biết, lực lượng cứu hộ đã tìm thấy các mảnh vỡ từ tàu ngầm, bao gồm các vật dụng bên trong con tàu như một mẩu ống làm mát, lọ nhớt hay thiết bị bảo vệ ngư lôi, đồng thời xác nhận thay đổi tình trạng của tàu ngầm Nanggala 402 từ “mất tích” thành tình trạng “bị chìm”. Ông Yudo loại trừ khả năng tàu bị nổ và cho rằng con tàu có thể đã bị vỡ ra dưới áp lực nước ở độ sâu lên tới 850 m, trong khi theo thiết kế con tàu chỉ có thể lặn tối đa 500 m. Theo Bộ Quốc phòng Indonesia, con tàu nặng 1.395 tấn được đóng tại Đức vào năm 1977 và gia nhập Hải quân Indonesia vào năm 1981. Nó đã trải qua quá trình tái sửa chữa kéo dài hai năm ở Hàn Quốc và trở lại hoạt động vào năm 2012.
Tờ Jakarta Post đưa tin, hiện nay, một lực lượng lớn binh sĩ cùng các phương tiện vẫn đang nỗ lực hết sức tìm kiếm tàu ngầm KRI Nanggala 402. Trọng tâm của hoạt động giải cứu sẽ chuyển sang trục vớt con tàu gặp nạn, bởi triển vọng tìm thấy 53 thủy thủ mất tích trên con tàu còn sống là rất thấp. Quân đội nước này đã triển khai 21 tàu hải quân, hầu hết có thiết bị phát hiện tàu ngầm để tìm kiếm dưới đáy biển, cùng lực lượng cảnh sát và tàu, robot, các hệ thống sonar... của Cơ quan Tìm kiếm cứu nạn Indonesia.
Mặc dù vậy, chiến dịch tìm kiếm, trục vớt KRI Nanggala 402 được dự báo sẽ còn nhiều khó khăn nhất định, bởi đến nay chỉ riêng việc khoanh vùng khu vực tìm kiếm tàu ngầm đã có tới chín vị trí, chưa kể việc xác định độ sâu của tàu ngầm, trong khi biển Bali có thể đạt độ sâu hơn 1.500 m. Trên thế giới đã chứng kiến nhiều sự cố tàu ngầm đáng tiếc, mà chiến dịch tìm kiếm hoặc trục vớt đã phải triển khai trong một thời gian dài. Trong đó có vụ chìm tàu Kursk của Nga năm 2000 mà cho đến tháng 6-2002, Hải quân Nga mới trục vớt được một phần tàu ngầm. Năm 2017, một tàu ngầm của Argentina với 44 thủy thủ đoàn đã mất tích và các mảnh vỡ chỉ được tìm thấy một năm sau đó. Còn vào năm 2019, giới chức tìm thấy xác một tàu ngầm của Pháp mất tích cùng 52 thủy thủ từ năm 1968 tại vùng biển Địa Trung Hải.
