제주해경은 사고발생 12일만인 9월17일 조사관 5명, 국립과학수사연구원 조사관 5명, 선박안전기술공단 관계자 1명, 해양안전심판원 2명과 민간 엔진전문가 1명, 해경 정비창 관계자 등 2명 등 총 16명을 투입해 합동 정밀감식을 실시했다.
당시 합동감식은 돌고래호가 추자도에서 출항해 항해하던 중 엔진이 정지하면서 파도에 의해 배가 뒤집힌 것으로 알려지면서, 엔진정지의 원인이 무엇인지 밝혀내는데 초점을 두고 진행됐다.
그러나 전복된 돌고래호가 상당기간 바닷물에 잠긴 상태로 방치되면서 엔진 결함 여부에 대한 조사는 시간이 계속 지연됐다.
결국 사고 발생 2달이 후에야 돌고래호 엔진이 기계적 결함으로 인해 멈추지 않은 것으로 결론이 내려졌고, 해경은 돌고래호의 스크류 등에 로프가 감기면서 방향타 지지대가 손상되면서 사고가 발생한 것으로 판단했다. 돌고래호의 불법증축 및 개조 등의 여부는 확인되지 않았다.
사고원인과 함께 해경은 사고 당시 돌고래호에 탑승했던 인원은 돌고래호 선장 김모씨와 부산 낚시객 16명, 김씨가 모집한 4명 등 총 21명인 것으로 확인했다.
한편 해경은 선장 김씨에 대해 선장으로서 선박 및 승선원의 안전을 최우선으로 운항해야 함에도 기상상황과 해역의 특성을 고려하지 않고 무리하게 선박을 운항해 사고가 발생했기 때문에 업무상과실치사.상, 업무상과실선박전복 등의 혐의는 인정되지만, 김씨가 이미 숨졌기 때문에 공소권 없음으로 종결했다.
또 김씨의 부인에 대해서는 승선원 명부를 허위로 작성한 혐의로, 추자도에서 돌고래호 탑승자들을 갯바위까지 옮긴 추자선적 어선 선주에 대해는 낚시관리및육성범 위반 등의 내용을 해남군청과 제주시청에 각각 통보했다
