La embarcación, operada por OceanGate Expeditions, comenzó su descenso el domingo por la mañana y perdió contacto con la superficie menos de dos horas después, dijo la Guardia Costera de Estados Unidos en Twitter.
Se cree que uno de los que están a bordo es un aviador británico, luego de que publicara de antemano en las redes sociales sobre unirse a la expedición.
La Guardia Costera estadounidense dijo en un comunicado el lunes que uno de sus aviones estaba "buscando a cinco personas después de que el buque de investigación canadiense Polar Prince perdiera contacto con su sumergible durante una inmersión, aproximadamente a 900 millas (1.450 kilómetros) al este de Cape Cod".
"En un desafío dirigir una búsqueda en esa área remota, pero estamos desplegando todos los recursos disponibles para asegurarnos de poder localizar la cabina y rescatar a la gente a bordo", dijo el contralmirante de la Guardia Costera estadounidense John Mauger, a los reporteros en Boston, donde supervisa la operación.
"Trabajamos muy duro" en los esfuerzos de búsqueda, "y nuestro equipo se toma esto personalmente", añadió.
El tiempo es un factor clave, pues Mauger estima que para la tarde de este lunes todavía queda 70% o más de oxígeno.
La Guardia Costera de Canadá dijo que también está participando en el esfuerzo de búsqueda con un avión de ala fija y un barco enviado al área de búsqueda.
En su sitio web, OceanGate Expedition dice que una expedición de buceo al sitio del Titanic estaba "actualmente en marcha".
La compañía señala que utiliza un sumergible llamado Titán para sus inmersiones a una profundidad máxima de 4.000 metros (13.100 pies). Tiene una autonomía de 96 horas para una tripulación de cinco personas.
En un comunicado citado por CBS News y otros medios de comunicación, OceanGate Expeditions dijo: "Todo nuestro enfoque está en los miembros de la tripulación del sumergible y sus familias".
El millonario y aviador británico Hamish Harding publicó el domingo en su cuenta de Instagram que estaba "orgulloso de anunciar finalmente" que se había unido a la Expedición OceanGate "para su Misión RMS TITANIC como especialista de misión en el submarino que baja al Titanic".
"Debido al peor invierno en Terranova en 40 años, es probable que esta misión sea la primera y única misión tripulada al Titanic en 2023", agregó el aviador, de 58 años.
No se sabía quién más estaba a bordo. Harding escribió que "el equipo del submarino tiene un par de exploradores legendarios, algunos de los cuales han realizado más de 30 inmersiones en el RMS Titanic desde la década de 1980".
La AFP intentó en vano ponerse en contacto con OceanGate, y la compañía Action Aviation de Harding, también contactada, se negó a comentar.
El Titanic zarpó del puerto inglés de Southampton el 10 de abril de 1912 para un viaje inaugural rumbo a Nueva York, pero naufragó tras chocar contra un iceberg cinco días después.
De los 2.224 pasajeros y tripulantes que viajaban a bordo, fallecieron casi 1.500.
Los restos del transatlántico fueron descubiertos en 1985 a 650 kilómetros de la costa canadiense, a una profundidad de 4.000 metros en aguas internacionales del océano Atlántico. Desde entonces, visitan el área buscadores de tesoros y turistas.