KAL-007号班机失事后，由于苏联方面的不配合，调查人员无法找到飞机的飞行纪录仪。1983年底，联合国的一个独立调查小组根据已有的证据进行调查，提出飞机严重偏离航向的原因可能是在阿拉斯加州安克拉治起飞时副机长错误输入坐标导致飞机偏航；另外一个可能原因是飞机起飞后机长忘记将HDG（磁航向）模式更改为INS模式（惯性导航系统），但这是标准的飞行程序，经验丰富的机长理应不会出现如此低级的失误，所以调查人员认为出现第二种原因的可能性比较小。
苏联解体后，俄罗斯公开承认拥有KAL007号航班的飞行记录器，并于1992年将其归还给韩国。 国际民航组织经过新一轮的独立调查后在1993年提出最终报告。调查小组发现，KAL007号航班在安克拉治起飞后一直到被击落，一直使用HDG（磁航向）模式做为自动驾驶的导航，也就是说客机在起飞后机长并没有执行标准飞行模式，将HDG（磁航向）模式更改为INS模式（惯性导航系统），这是导致KAL007号航班偏航进入苏联领空的原因。
KAL007号航班机长的大意，加上苏联战斗机驾驶员对形势的错误判断，直接导致空难的发生。
苏联国土防空军在007号进入苏联领空又离开的一个小时中一直监视着它，当它再次进入苏联领空时认定它是军事飞机。三架从Dolinsk-Sokol起飞的苏-15和一架从Smirnykh起飞的MiG-23成功地目视确认了这架飞机，后来Genadi Osipovich在1991年回忆“我发射了四次，打了超过两百发炮弹，看在上帝的份上，我装的全是穿甲弹，不是能燃烧的曳光弹。我怀疑有没有人能在夜里看见它们……” 1991年接受采访时Genadi Osipovich讲述了当时的情形，和苏联当时官方说法不同的是他说他告知地面控制中心007号“有闪动的灯光”。他又说「我看到了两排窗户，就知道那是一架波音飞机，我知道这是民用飞机（不是RC-135）但是这对我无所谓，要知道把民用机改装为军事用途是很容易的……」他也没有向地面描述飞机的细节「我没告诉地面人员那是一架波音，他们也没有问我。」
