El Knorr llegó al lugar el 22 de agosto de 1985, y desplegó al Argos. El Argos era un sumergible no tripulado que podía ser usado en aguas profundas. El plan de Ballard era recorrer el fondo del océano con el Argos, no buscando un barco, sino escombros. Muchos expertos sobre el Titanic habían afirmado durante mucho tiempo que mientras el barco se hundía, habrían llovido escombros sobre el fondo del océano. El equipo de Ballard se fue turnando en la monitorización de las imágenes de vídeo desde el Argos, mientras iniciaba su búsqueda del monótono fondo oceánico dos millas por debajo
En las primeras horas de la mañana del 1 de septiembre de 1985, los observadores apreciaron cambios en el habitualmente homogéneo fondo oceánico. Al principio parecían pequeños cráteres de impacto. Posteriormente fueron avistados escombros y el resto del equipo fue despertado. Finalmente, una caldera fue descubierta, y poco después el propio casco.
El equipo de Ballard hizo un rastreo general del exterior de la nave, y observó su estado, confirmando que el Titanic se había en efecto partido en dos, y que la popa estaba en peores condiciones que el resto del barco. El equipo no tuvo mucho tiempo para explorar, puesto que otros estaban esperando para usar el Knorr en otras misiones científicas, pero su fama estaba ya asegurada. Ballard también había planeado mantener la localización exacta como un secreto para evitar que cualquiera pudiera reclamar objetos. Ballard consideraba el lugar como un cementerio, y se negó a profanarlo quitando objetos del naufragio.
El 12 de julio de 1986, Ballard y su equipo regresaron para hacer el primer estudio detallado del hundimiento. Esta vez, Ballard se trajo al Alvin, un sumergible de aguas profundas que podía albergar a una pequeña tripulación. Alvin fue acompañado por el Jason Junior, un pequeño vehículo de control remoto que podía pasar a través de pequeñas aberturas e investigar el interior del barco. Aunque la primera inmersión (tardando dos horas en llegar abajo) tuvo problemas técnicos, las siguientes inmersiones fueron muchos más exitosas, y produjeron un detallado historial fotográfico de las condiciones del naufragio.
