Det 1 500 ton tunga örlogsfartyget sjönk utanför den sydkoreanskt kontrollerade ön Baengnyeong som ligger utanför Nordkorea.
Fartyget sjönk mellan klockan 21 och 22 lokal tid nära ön.
104 personers uppgavs befinna sig ombord och några befaras ha omkommit. Militären uppger att hittills har 58 personer räddats i räddningsinsatsen.
Sydkoreas militär undersökte inledningsvis om fartyget blivit torpederat från nordkoreanskt håll, enligt den sydkoreanska tv-kanalen YTN.
Misstankarna tonades sedan ner.
– Det är inte klart om Nordkorea är inblandat, säger en talesperson för Sydkoreas president, Lee Myung-bak.
”Skeppet verkar ha börjat sjunka efter en explosion i aktern”, skriver marinen i ett uttalande, rapporterar nyhetsbyrån Yonhap. ”Vi i har ännu inte lyckats fastställa orsaken”.
Ett sydkoreanskt fartyg sades också ha beskjutit ett oidentifierat fartyg i området – senare uppgav det sydkoreanska försvarsdepartementet enligt Reuters att det oidentifierade föremål som besköts från sydkoreanskt håll kan ha varit en fågelflock.
Den nordkoreanska militären hade tidigare på dagen anklagat USA och Sydkorea för att försöka störta regimen i Pyongyang och sade att den var redo att avfyra kärnvapen för att möta provokationer.
– De som strävar efter att störta systemet Nordkorea ... kommer att falla offer för oöverträffade kärnvapenattacker från den oövervinnerliga armén, uppgav en talesman till den nordkoreanska statliga nyhetsbyrån.
Nordkorea har den senaste tiden sagt sig förstärka sitt försvar med anledning av att Sydkorea och USA nyligen genomfört en gemensam militärövning.
De två koreanska staternas flottor utväxlade eld med materialskador på båda sidor för första gången på sju år i november, i Gula havet. Den omstridda gränsen i Gula havet var skådeplats för dödliga strider 1999 och 2002.
