Летом 1956 года экспедиция подводных работ особого назначения ЭОН-35 приступила к подъему линкора методом продувания. При продувке одновременно использовались двадцать четыре компрессора общей производительностью 120–150 кубических метров свободного воздуха в минуту. Подготовительные работы завершились в апреле 1957 года, и с 30 апреля начали предварительную продувку. Генеральную продувку начали 4 мая, и в тот же день линкор всплыл кверху килем — сначала носовая оконечность, а потом корма. Днище поднялось над водой примерно на 4 метра. При подъеме корабля на дне осталась третья башня главного калибра, которую пришлось поднимать отдельно.
По другим данным, 28 мая корабль отбуксировали в Казачью бухту (куда был пробит соответствующий фарватер) и перевернули. В дальнейшем корабль был разобран на металл и передан на завод «Запорожсталь». Стволы 320-миллиметровых орудий до 1971 года лежали напротив Морского училища.
Расследованием катастрофы занималась правительственная комиссия. Согласно докладу комиссии, «наиболее вероятно, что 29 октября 1955 года под кораблем имел место взрыв немецкой мины типа RMH или LMB со взрывателем М-1, поставленной в период Великой Отечественной войны». Однако источники электропитания вытраленных в 1950-х годах донных мин оказывались разряженными, а взрыватели — неработоспособными.
Профессор, инженер-капитан 1-го ранга Н. П. Муру в своей книге «Катастрофа на внутреннем рейде» доказывает, что наиболее вероятной причиной гибели корабля является взрыв донной мины (двух мин). Прямым подтверждением версии взрыва мины Н. П. Муру считает то, что после катастрофы тралением донного ила были обнаружены семнадцать подобных мин, из которых три находились в радиусе 100 метров от места гибели линкора.
Версия возможной детонации корабельного боезапаса отпала после обследования корпуса: характер разрушений указывал на то, что взрыв произошел снаружи.
По версии Олега Сергеева, подрыв корабля был произведен «отечественными спецслужбами с ведома руководства страны во внутриполитических целях» для дискредитации затратной программы адмирала Кузнецова по широкомасштабному строительству надводных кораблей.
В выводах комиссии не исключалась и возможность диверсии. В Италии накануне передачи линкора СССР открыто звучали призывы не допустить того, чтобы гордость итальянского флота оказалась под советским флагом. Кроме того, как удалось установить из архивных документов, планировалось подготовить 320-миллиметровый главный калибр «Новороссийска» для стрельбы снарядами с ядерной начинкой. По некоторым сведениям, как раз накануне линкор после долгих неудач отстрелялся экспериментальными спецснарядами (без ядерного заряда) по учебным мишеням.
Силы и средства для диверсии в послевоенной Италии имелись. Во время войны на Черном и Средиземном морях действовали итальянские подводные диверсанты из 10-й флотилии, которыми командовал «черный князь» Валерио Боргезе. Во время войны 10-я флотилия базировалась в крымских портах.
Как свидетельствуют рассекреченные разведывательные сводки штаба Черноморского флота, по весьма странному совпадению именно в самом конце октября итальянские торговые суда к 29 октября 1955 года покинули акваторию порта, а Боргезе вскоре после подрыва «Новороссийска» переселился в Испанию.
Когда происходила передача итальянских кораблей Советскому Союзу, князь Валерио Боргезе поклялся отомстить за бесчестие и взорвать линкор «Джулио Чезаре» во что бы то ни стало. Князь Боргезе не бросал слов на ветер. Вознаграждение исполнителям было баснословным. Место действия изучено и хорошо знакомо. Время послевоенное, Советы расслабились, вход в порт молов не имел, боновое заграждение затворялось только на ночь, да и оно не было преградой для подводников. В течение года шла подготовка. Исполнители — восемь боевых пловцов, за плечами у каждого боевая диверсионная школа на Черном море. В ночь на 21 октября 1955 года из некоего итальянского порта вышел обычный грузовой пароход, взяв курс на один из днепровских портов под погрузку пшеницы. Курс и скорость рассчитали так, чтобы пройти в 15 милях траверс маяка Херсонес в полночь 26 октября. Придя в заданную точку, пароход выпустил из специального люка в днище мини-субмарину и ушел своим курсом. Подлодка под названием «Пиколло» скрытно прошла в район севастопольской бухты Омега (Круглая), где ее экипаж устроил тайную базу — выгрузил на дно дыхательные баллоны, взрывчатку, гидробуксиры. С темнотой вышли обратно в море в ожидании условного знака. Сигнал был получен, и итальянцы вернулись в бухту Омега к своему схрону, переоделись в скафандры и, захватив все необходимое, при помощи гидробуксиров двинулись к причальной бочке «Новороссийска». Видимость была ужасная, работали почти на ощупь. Дважды возвращались в Омегу за взрывчаткой, упрятанной в магнитные цилиндры. С заходом солнца минирование цели закончили, вернулись на базу и прошлюзовались в «Пиколло». Впопыхах забыли на дне сумку с инструментами и запасной винт гидробуксира. Затем вышли в открытое море, двое суток ждали «свой» пароход. Поднырнули под днище, люк захлопнули, воду откачали. Три долгожданных удара по переборке известили, что операция закончена.
О. Бар-Бирюков, офицер линкора «Новороссийск», капитан 1-го ранга в отставке, историкВ июле 2013 года ветеран итальянского подразделения боевых пловцов «Гамма» в составе итальянской 10-й флотилии штурмовых средств, экс-сотрудник итальянской службы военной разведки, немецкой СД и эксперт по шифрованной связи Уго Д’Эспозито признал, что боевые пловцы из расформированной ранее итальянской 10-й флотилии причастны к затоплению советского линкора «Новороссийск» в 1955 году: восемь боевых пловцов, выполнявших поручение итальянских служб и действовавших от имени НАТО, установили заряды на киль корабля.
По предположению Юрия Лепехова (участника передачи корабля 3 февраля 1949 года от итальянской стороны к советской), причиной взрыва послужили немецкие магнитные подводные мины (одна или две). Он полагает, что характер разрушений корпуса линкора (корабль был пробит взрывом насквозь, причем пробоина в днище не совпадает с пробоиной на палубе), указывает на то, что взрыв мины вызвал детонацию заряда, который был заложен на корабле итальянцами еще до его передачи советской стороне.
Лепехов утверждает, что когда во время приемки он и другие участники комиссии осматривали корабль, то уткнулись в глухую переборку в носовой части линкора. В переборке ранее были три так называемых «флорных выреза», но в момент осмотра комиссией они были аккуратно заварены. Тогда этому не придали значения, но теперь Лепехов полагает, что за этой переборкой находился мощный заряд взрывчатого вещества. Данный заряд должен был быть приведен в действие через какое-то время после передачи корабля, но по каким-то причинам этого не произошло. Зато уже в 1955 году именно этот заряд, по злому и нелепому (детонация от мины) совпадению, послужил основной причиной гибели корабля.
