สำหรับสาเหตุไฟฟ้าดับครั้งนี้ ทางการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย(กฟผ.)ได้เข้าตรวจสอบข้อมูลพบว่ามีสาเหตุเกิดจากการขัดข้องของระบบสายส่งไฟฟ้าแรงสูงที่จ่ายไฟฟ้าจากภาคกลางไปยังภาคใต้ ซึ่งสายส่งที่จ่ายไฟฟ้าไปยังภาคใต้มี 4 วงจร คือ สาย 500 KV จำนวน 2 วงจร และสาย 230 KV จำนวน 2 วงจร โดยในช่วงเช้าของ วันที่ 21 พฤษภาคม 2556 กฟผ. ได้ได้ปลดสายส่ง 500 KV จำนวน 1 เส้น เพื่อทำการซ่อมบำรุง ในช่วงเย็น สายส่ง 500 KV เส้นที่ 2 เกิดการชำรุดคาดว่าเกิดเนื่องจากฟ้าผ่า ทำให้ไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าลงภาคใต้ได้ จึงจำเป็นต้องจ่ายไฟฟ้าผ่านสายส่งเส้น 230 KV ซึ่งมีขนาดเล็กกว่า จึงทำให้สายส่งจ่ายไฟฟ้าเกินพิกัดส่งผลให้สายส่งหลุดจากระบบ
จากการที่ภาคใต้ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอและต้องพึ่งพาการส่งไฟฟ้าจากภาคกลางผ่านสายส่งดังกล่าว โดยความต้องการใช้ไฟฟ้าที่มีสูงถึง 2200 MW ในขณะที่มีโรงไฟฟ้าภาคใต้มีกำลังการผลิตเพียง 1600 MW ทำให้โรงไฟฟ้าอื่นในภาคใต้ อาทิ โรงไฟฟ้าขนอม โรงไฟฟ้าจะนะ และโรงไฟฟ้าเขื่อนรัชประภา ถูกปลดออกจากระบบโดยอัตโนมัติเนื่องจากความความถี่ไฟฟ้าลดลงต่ำกว่ามาตรฐาน 50Hz (เฮิร์ต) เพื่อความปลอดภัยของโรงไฟฟ้า ทำให้เกิดไฟฟ้าดับเป็นวงกว้างตั้งแต่เวลาประมาณ 18.52 น. ของ วันที่ 21 พฤษภาคม 2556
สำหรับการแก้ไขสถานการณ์ กฟผ.ได้เร่งการผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าทุกโรงในภาคใต้อย่างเต็มกำลังการผลิต รวมทั้งยังเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าจากน้ำมันดีเซลที่ จ.สุราษฎร์ธานี รวมทั้งทางมาเลเซียได้ส่งไฟมาช่วยอีก 200 เมกะวัตต์ จะเห็นว่าปัจจุบันโรงไฟฟ้าในภาคใต้มีกำลังการผลิตเพียง 2,000 เมกะวัตต์ แต่มีความต้องการใช้สูงถึง 2,500 เมกะวัตต์ ส่วนที่เหลืออีกอย่างน้อย 500 เมกะวัตต์ที่ขาด จะต้องพึ่งการผลิตไฟฟ้าจากภาคกลางส่งเข้าไป