后来的调查证实了这一判断。专家们得出一致结论：飞机内部发生了爆炸。具体经过是这样的：苏联空军歼击机发射导弹击中飞机，此后飞机又飞行了17公里，到达中立水域上空后爆炸。爆破专家认为，飞机是因内爆而解体的，爆炸威力相当于4吨TNT炸药。而苏联的导弹根本没有如此大的威力。
特列季亚克回忆道：“专家当时就认定，飞机内部发生了爆炸。因为其残片是均匀散落的。而且没有发现大的残片，足见爆炸之威力。因此可以推论出：这是一架间谍飞机。机组人员身上估计装有遥控设备，一旦迫降，可将飞机炸毁。这样，机上的侦察设备和一切秘密装置便会荡然无存。”
这架波音-747飞机的此次飞行有许多奇怪之处。从安克雷奇起飞时，飞机补充了4吨燃油，而飞往汉城根本用不了这么多燃料。此外，飞机起飞时间延后了40分钟，结果当它飞临苏联边界时，美国的侦察卫星正好抵达堪察加上空。特列季亚克说：“我们当时已发现，飞机在向卫星发送密码文件。另外还有一点使我产生怀疑。我们在附近部署有两个导弹营，而飞机刚好从二者之间的缝隙中穿过，谁都打不到它。”
据当时的歼击机飞行员奥西波维奇中校回忆说，起初他想让波音飞机迫降，并发出了国际通用的信号。随后他开炮射击以示警告，炮弹从波音客机前方呼啸而过，炮口喷出的火舌在地面上都清晰可见。但对方先是毫不理会，然后突然加速逃跑。奥西波维奇紧追不舍，在得到击落对方的命令后发射了导弹。不过他说：“我只是击伤了波音飞机，并没有击落它。我亲眼看着它飞离现场。”
下达开火命令的是航空师师长阿纳托利·利尔努科夫少将(后任俄罗斯空军总司令)。他后来受命与波音客机乘员组家属会面时直接表明了自己的疑惑。他说：“波音-747客机装备了现代化导航设备，它大大偏离了航线，为什么机组人员却不知道？也没有能够及时修正航向？为什么机组人员对歼击机发出的信号和警告性射击毫无反应？美国和日本的地面监控人员为什么始终没有采取任何措施，纠正波音飞机的航向错误，坐视悲剧发生？为什么不与苏方联系，告知必要的数据？”
这里还有一个问题：苏联领导人当时在哪里？为什么击落客机这样一个生死攸关的决定来自一位师长？原因很简单：当时苏共中央总书记安德罗波夫正躺在医院里，他的保镖亚历山大·科尔扎科夫中将回忆了当时的情形：“那天我守在安德罗波夫身边，寸步不离。那时他时常做血液透析，已经奄奄一息、康复无望了。乌斯季诺夫?当时的苏联国防部长?突然打来电话，想和他商讨韩国客机一事。但他感觉很不舒服，谁也没敢去打扰。乌斯季诺夫自己不敢擅作决定。总参谋长奥加尔科夫也不敢下令击落飞机。外交部、国防部和克格勃都在等着上面的指示。最高领导层实际上已陷入瘫痪状态。”
