Den italienska hjälporganisationen Emergency uppgav på fredagen att den sökt efter båten under 24 timmar, men utan någon lycka. Sökandet avbröts på torsdagskvällen efter att väderförhållandena försämrats.
Även frivilliggruppen Alarm Phone, som hjälper till att sammanföra räddningsarbetare med migranter i nöd till havs, fick tidigare i veckan larm om en båt med 500 personer ombord.
Enligt Emergency finns det en möjlighet att migranterna förts tillbaka till Libyen, en av de vanligaste avreseländerna för människor som vill ta sig till Europa. Libyska myndigheter förnekar dock att så är fallet.
Det finns inga uppgifter från italienskt håll om att migranterna skulle ha tagit sig iland i Italien.
"Det är svårt att tro att ingen kustbevakning vet vart de här 500 personerna befinner sig", uppger Emergency i ett skriftligt uttalande.
Enligt det italienska inrikesdepartement har över 30 000 migranter tagit sig till landet i år, en kraftig ökning jämfört med motsvarande period förra året.