Второй помощник капитана Александр Чудновский, который управлял судном в момент столкновения, вынес себе смертный приговор сам: понимая, что судно обречено, он спустился в свою каюту и закрыл дверь на ключ.
В это время из порта навстречу «Петру Васеву» шел лоцманский катер «ЛК-90» с лоцманом М. Карповым для проводки сухогруза к причалу. Увидев накренившийся на правый борт пароход, капитан катера О. Лях прокричал в эфир: «„Нахимов «лег на борт!» В 23 часа 35 минут «ЛК-90» подошел к месту катастрофы и приступил к спасению людей, одновременно передав по радио, что понадобятся буксиры и спасательные катера.
О столкновении судов было немедленно доложено капитану порта Г. Л. Попову, который тут же по телефону отдал указание всем плавсредствам следовать в район аварии для спасения людей. Первыми снялись буксиры портофлота, рейдовые катера, малые пассажирские катера, пассажирские суда на подводных крыльях «Комета». Одновременно команда сниматься и следовать в район катастрофы поступила на пограничные катера.
«ЛК-90» к тому времени принял на борт со значительным перегрузом около 118 человек. Часть пассажиров позже были пересажены на другие подоспевшие суда.
Сигнал тревоги прозвучал и в Новороссийском высшем инженерно-морском училище. Курсанты немедленно вышли в море на ялах, едва выгребая против ветра.
Всего в спасательной операции приняло участие 64 плавединицы.
Команда спасать людей была отдана и сухогрузу «Петр Васев». Капитан Ткаченко приказал следовать в район аварии малым ходом. Ветер к тому времени разогнал волну до высоты в 2 метра. Пострадавших людей ветром и течением стало относить прямо на сухогруз и через некоторое время по обоим бортам плавало несколько десятков человек. Ткаченко приказал спустить на воду весельную шлюпку и мотобот, а также опустить парадный трап для приема пострадавших на борт. Однако парадный трап заклинило и его спустить не удалось. Всего за ночь экипажем сухогруза было поднято 36 уцелевших пассажиров и один погибший.
Пострадавших людей доставляли на 34-й причал, к морвокзалу, где уже находились бригады «скорой помощи» и милиция. Каждый прибывший проходил регистрацию. Однако у многих спасенных людей в море остались родственники, друзья. Люди толпились возле стеклянной стены морвокзала, не отрывая взглядов от места катастрофы.
При крушении «Адмирала Нахимова» погибло 423 из 1234 человек. Найти и поднять на поверхность удалось не всех. 64 человека навсегда остались под водой.
Из Москвы была направлена правительственная комиссия во главе с первым зампредом Совета министров СССР Гейдаром Алиевым. Украинскую группу возглавлял секретарь ЦК Компартии Украины Яков Погребняк. Для расследования причин катастрофы из Москвы прибыла группа из пятидесяти человек, в том числе несколько следователей прокуратуры и заместителей председателя КГБ, замминистра внутренних дел, министры морского флота, транспорта и торговли, ответственные работники ЦК и других ведомств.
1 сентября 1986 года на месте катастрофы начали работали водолазы. Чтобы проникнуть внутрь парохода, в борту пришлось вырезать отверстия. Судно легло на грунт почти полностью на правый борт. Продольные коридоры превратились в узкие лазы, поперечные — в шахты. Повсюду была разбросана мебель, в коридорах образовались целые завалы из ковровых покрытий, мебели и человеческих тел. Большинство дверей кают заклинило.
В 1987 году, к первой годовщине трагедии, на мысе Дооб был сооружен памятный знак в память погибшего парохода и его пассажиров. Ежегодно 31 августа на место катастрофы приходит катер с родственниками погибших. Они опускают на воду венок и бросают цветы.
10 сентября, работая в помещениях затонувшего судна, погиб военный водолаз. 19 сентября попал в завал и не смог самостоятельно выбраться второй водолаз. После этого поисковые работы на затонувшем пароходе «Адмирал Нахимов» решением правительственной комиссии было решено прекратить.