Летчик Б.Г. Чухновский писал в те дни:
«Прежде всего, убежден, что весь экипаж жив. В этом я не сомневаюсь… При вынужденной посадке, пробивая облака, машина Леваневского подверглась обледенению. Но Леваневскому во время челюскинской эпопеи уже пришлось испытать это явление. И мне представляется, что он, наученный опытом, не мог допустить большого обледенения и пошел на посадку при первых признаках обледенения. Чем же объяснить тогда отсутствие после последней тревожной телеграммы всяких других известий? Мне кажется, что причину нужно искать все в том же обледенении самолета. Обледенение могло начаться примерно на высоте 3—3, 5 тысячи метров, когда самолет еще летел на трех моторах. Ледяная корка нарастала очень быстро и, видимо, покрыла антенные трубы. После этого рация перестала работать и связь экипажа с землей прекратилась. Вскоре после этого самолет сделал посадку.
Меня часто спрашивают: почему экипаж не мог восстановить радиосвязь после посадки? Объясняется это очень просто. Нужно только понять, что на летний лед сделать посадку… не разбив шасси и носовой части… нельзя. К несчастью, в носовой части самолета Н-209 находились обе радиостанции — одна основная. И если во время посадки у них вышли из строя силовые агрегаты, служившие источниками питания для раций, ни о какой радиосвязи нечего и думать. С одними лампами и обмотками передачу не наладить…»
Примерно такой же точки зрения придерживался штурман чкаловского экипажа А.В. Беляков. В сентябре 1937 года на страницах газеты «Правда» он заявил, что надо отвергнуть предположения, будто самолет врезался в лед на большой скорости. Леваневский и Кастанаев, прекрасные летчики, даже в трудных условиях не допустили бы, чтобы самолет падал… Наиболее вероятно, что самолет имел вынужденную посадку на лед, при которой повреждена радиостанция. «Экипаж цел и живет в самолете, не имея возможности сообщить свое место. Посадка могла произойти в районе 89 градусов северной широты 148 градусов западной долготы. Этот район должен быть тщательно обыскан, в первую очередь в радиусе 100 километров…».
Правительственная комиссия по перелету приняла решение об организации поиска самолета и экипажа. Все планы строились на допущении, что после потери связи Н-209 совершил вынужденную посадку.
Срочно отозваны из отпусков после успешного полета на Северный полюс М. Водопьянов, В. Молоков, А. Алексеев со штурманами, радистами и бортмеханиками. В рекордно короткий срок, за 10 дней, подготовлены самолеты, укомплектованы необходимой аппаратурой, облетаны, и 25 августа на базовый пункт — остров Рудольфа — отправились три гиганта — Н-170, Н-171 и Н-172. Экспедицию возглавил начальник Управления полярной авиации М.И. Шевелев. Всего же на розыскные работы задействовано пятнадцать советских самолетов и семь иностранных — в американском секторе Арктики.
14 августа ледокол «Красин» направился к мысу Шмидта, погрузил несколько самолетов, группу летчиков во главе с командиром чукотского авиаотряда М. Каминским, горючее, а также две собачьи упряжки и меховую одежду для членов экипажа Леваневского. Собак взяли, на случай, если придется вывозить людей на упряжках.
18 августа «Красин» взял курс на мыс Барроу, Северная Америка. Дальше он должен был идти в сторону полюса, где, по предположению ученых, мог находиться экипаж Леваневского. Но «Красину» пришлось несколько дней ждать, прежде чем ветер отгонит от берега десятибалльный лед.
Ледокол взял курс строго на север по 148-му меридиану и на широте 72 градуса 24 минуты вошел в сплошные льды.
Самолет Задкова совершил несколько полетов от побережья Аляски в сторону полюса, но штормовая погода прервала поиски. Экипажу дали возможность передохнуть — на вахту встали летчики из группы М. Каминского. Ветер усилился до 7—8 баллов. Самолет Задкова, затертый льдами, затонул; к счастью, все члены экипажа спаслись.
«Красин» предпринял еще одну попытку пройти по 148-му меридиану на север. Удалось продвинуться до 73 градусов 13 минут северной широты, дальше — тяжелый, многолетний сплошной лед.
Известные исследователи Арктики В. Стефансон и Г. Уилкинс заявили в Нью-Йорке, что, если срочно организовать поиски на летающей лодке со стороны Аляски, можно за ближайшие две-три недели облететь предполагаемый район катастрофы. По мнению Стефансона, если Леваневский опустился севернее 75 градусов, он мог найти достаточно твердый лед, чтобы расчистить площадку для взлета. Но если он сел южнее 75 градусов, ему вряд ли удалось избежать аварии при посадке.
Стефансон помог найти подходящий гидросамолет — «Консолидейтед», обладавший по тем временам хорошей дальностью полета (более 1, 5 тысячи миль) и современной навигационной аппаратурой. Нужно спешить и успеть использовать две-три недели до образования нового льда. Наиболее подходящая база для спасательных операций — мыс Барроу на Аляске.
Группа Уилкинса с 22 августа по 21 сентября налетала более 10000 миль над Ледовитым океаном и достигла предполагаемого района катастрофы. Но затем лагуны покрылись льдом, и каждая посадка становилась опасной. 25 сентября экипаж Уилкинса вернулся в Нью-Йорк.
Летчик Грацианский в период с 14 сентября по 30 октября совершил с мыса Барроу шесть полетов. Самый дальний — по 148-му меридиану до 75 градусов 30 минуты северной широты. Экипаж провел в воздухе 42 часа, покрыл расстояние 10000 километров.
Поисковая экспедиция под командованием начальника полярной авиации Марка Шевелева прибыла на остров 14 сентября. Но уже наступала полярная ночь, к тому же бушевала метель. 7 октября Михаил Водопьянов совершил, по сути, один-единственный серьезный поисковый полет. Он продолжался 10 часов — первый в мире ночной полет за Северный полюс.
В начале октября в Москве был сформирован еще один отряд тяжелых самолетов под руководством опытнейшего полярного летчика Б.Г. Чухновского. Самолеты снабдили дополнительными фарами, новыми приборами; однако и этому отряду пропавший самолет обнаружить не удалось. Непогода заставила на два месяца приостановить поиски.
14 и 15 января 1938 года американец Уилкинс с пилотом Кеньоном совершили первый полет при лунном свете. Они пролетели на Север и обратно расстояние около 1420 миль, сделав поворот в точке, расположенной на 76 градусе северной широты и 170 градусе западной долготы, где встретились с густой облачностью.
14 марта отважные американцы совершили последний поисковый полет. Они достигли точки 87 градусов 50 минут северной широты и 105 градусов западной долготы, затем повернули обратно и приземлились в Аклавике, преодолев расстояние примерно 3300 миль.
Внимание поисковой группы на Аляске привлекло сообщение эскимосов, якобы видевших 21 августа в Бичи-Пойнт какой-то самолет, появившийся примерно в 5 милях от берега и потом исчезнувший. Уилкинс сказал, что Леваневский, по-видимому, долетел до Эндикотта (горного хребта, вытянувшегося вдоль побережья Аляски) и потерпел аварию. Полярный исследователь заявил, что необходимо обследовать район к северу от Эндикотта — от 144 до 150 градусов долготы.
2 и 3 марта Уилкинс облетел район высокогорья, но на след пропавшей экспедиции ему выйти не удалось. Отчет о своем полете он отправил В. Стефансону. По мнению последнего, «возможность нахождения в горах обломков мала. Если бы люди уцелели, ушли бы в безопасное место. Если бы произошло столкновение с горой в тумане, это привело бы к погребению самолета под снегом».
Среди прочих высказывалась следующая гипотеза: после посадки в районе 88—86 градусов 148-го меридиана экипаж Леваневского дрейфовал в сторону Северного полюса, и по аналогии с экспедицией папанинцев их льдину понесло к Атлантическому океану. К середине зимы «лагерь» Леваневского — теоретически — мог оказаться между Землей Франца-Иосифа и Гренландией.
Советская поисковая экспедиция с острова Рудольфа предприняла 31 марта 1938 года полет в направлении Гренландии. Его совершил Я. Мошковский. Экипаж облетел район между 82 и 84 градусами к востоку от Гренландии, но ничего не обнаружил.