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Ante el revuelo suscitado por las apariciones, en septiembre de 1983 Monseñor Francisco de Borja Valenzuela, obispo de Valparaíso, decidió inmediatamente examinar el fenómeno. Con tal fin designó en calidad de investigador al sacerdote Jaime Fernández Montero (1932‑2016), de los Padres de Schönstatt. Al ser consultado por la prensa sobre lo que ocurría en Peñablanca el obispo Valenzuela parafraseó una sentencia de Gamaliel en los Hechos de los Apóstoles:

Si este fenómeno no es de Dios, pasará. Si esto es de Dios, ¿quiénes somos nosotros para borrarlo?

Simultáneamente, la Central Nacional de Informaciones (CNI), órgano de seguridad del gobierno de Augusto Pinochet, inició una investigación considerando la cantidad de personas que acudían a las apariciones además de ciertos mensajes que el muchacho aseguraba haber recibido de la Virgen María, tales como «Odiar el comunismo, pero amar al comunista», la advertencia de un baleo a Pinochet y el asesinato de una autoridad de gobierno.Por tanto, la CNI envió cautelosamente funcionarios a sondear el lugar ante la sospecha de algún movimiento de agitación de masas. Tanto la comisión eclesiástica como la enviada por la CNI actuaron con total desconfianza una de la otra. Cabe señalar que el 30 de agosto de 1983 se perpetró el atentado al general Carol Urzúa y tres años después, el 7 de septiembre de 1986 ocurrió el atentado contra Augusto Pinochet.

El padre Fernández asistió al cerro el 29 de septiembre de 1983, cuando acudieron cerca de 100 000 personas, quedando impresionado por la afluencia de peregrinos. Al ser entrevistado dos días después señaló: «Esto lo despacho en un mes», y al ser consultado sobre Miguel Ángel se refirió a él como «un niño tranquilo».

Tres días después, el sacerdote recibió una amenaza de muerte si decía que la aparición era falsa.

El 7 de octubre de 1983 el obispo de Valparaíso emite una declaración negativa, prohibiendo además la realización de actos de culto en el lugar. El investigador aseguró haber recibido antecedentes que todo sería un montaje preparado con el fin de distraer a la opinión pública de las Jornadas de Protesta iniciadas por la oposición a la dictadura de Pinochet.

Tras esta declaración sumada a los descubrimientos del sacerdote, los medios de comunicación que antes informaban lo que ocurría en Peñablanca con imparcialidad, adquirieron una actitud crítica, muchas veces sarcástica. Miguel Ángel fue tildado de drogadicto y megalomaníaco; las personas que asistían al monte de ser víctimas de histeria colectiva.

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Aclarado el presunto fraude, todo pudo haber concluido ahí. Sin embargo fieles continuaron acudiendo al lugar donde Miguel Ángel continuaba teniendo apariciones y se aseguraba ocurrían sucesos inexplicables. Las precipitadas conclusiones de la primera comisión motivaron a los creyentes en la aparición a solicitar al obispado una nueva investigación, la cual se encargada en agosto de 1984 a cinco docentes de la Pontificia  Universidad Católica de Valparaíso, Pedro Garcés Troncoso (profesor de religión), Kamel Harire Seda (teólogo), Gonzalo Ulloa Rubke (licenciado en Filosofía y Educación), Carlos Wärner Olavarría (doctor en física) y Atilio Almagiá Flores (profesor de biología). Se acusa que dichos expertos concurrieron en escasas oportunidades al Cerro y su estudio habría estado basado en reafirmar las premisas de la investigación anterior.

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El informe de esta segunda comisión investigadora se hizo público el 21 de agosto de 1984, reiterando que no había suficientes antecedentes para considerar el origen del evento como sobrenatural. Continúa la tesis de un montaje aunque sin verificar con claridad la identidad de sus autores y se acusó al vidente de extravagancia y teatralidad. Monseñor Valenzuela hizo suyo este informe con una declaración emitida el 4 de septiembre de 1984.

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Sin cambiar su juicio, durante una entrevista concedida en noviembre de 1983 Monseñor Valenzuela reconoció un aumento en la piedad de los fieles.

La prohibición de celebrar misa en el Monte Carmelo fue respetada rigurosamente. En 1994, monseñor Jorge Medina Estévez, sucesor de Valenzuela como obispo de Valparaíso, realizó una discreta visita al lugar considerando que allí acudían fieles a orar y manifestar su devoción a la Virgen María.

Ante la solicitud de algunos devotos que pudieran oficiarse misas, realizó una consulta al Dicasterio para la Doctrina de la Fe, cuyo prefecto era entonces el cardenal Joseph Ratzinger ―más tarde papa Benedicto XVI―, quien concedió la autorización recomendando que el sacerdote designado no se pronunciara sobre las apariciones

​De esta manera Medina emitió un decreto en el cual, manteniendo el juicio sobre las apariciones, permitía la celebración mensual de la misa en el santuario por un sacerdote designado por la Diócesis de Valparaíso, autorización vigente hasta la actualidad, congregando en el recinto cada primer sábado de mes a fieles venidos no solo de los alrededores sino de otras regiones de Chile, incluso del extranjero.