Une enquête judiciaire, confiée à la gendarmerie, a été lancée. En parallèle, une équipe du BEA, le Bureau d'enquêtes et d’analyses est arrivée en Polynésie pour tenter de comprendre les causes du crash. Le cockpit voice recorder, un appareil qui enregistre tous les bruits du poste de pilotage a été localisé, à une profondeur comprise entre - 430 et - 600 m. Les opérations de récupération de l'appareil doivent être effectuées par le navire câblier Ile-de-Ré. Son sister-ship, Île de Batz, était intervenu lors du drame de Charm-El-Sheik en Égypte.
L'analyse des boites noires ne révèle rien de particulier. Le pilote prononce peu de paroles, mais on y entend un cri désespéré de sa part quand il se rend compte que l'appareil plonge.
Le 7 décembre, un rapport d'étape indique que c'est la rupture d'un câble de la commande de profondeur qui serait à l'origine du crash. D'importantes zones d'usures ont été constatées sur le câble au niveau du guignol arrière, du passage de la cloison arrière et d'un guide câble fixé sur un montant vertical. Par ailleurs cette découverte a entraîné la publication d'une recommandation de sécurité concernant l'inspection de ces câbles sur certains Twin Otter. La rupture du câble aurait pu être entraînée par la rentrée de volets qui occasionne un fort couple à piquer et implique une forte réaction du pilote sur la gouverne de profondeur.
Le câble avait été installé le 11 mars 2005 et devait être remplacé le 2 octobre 2007, par ailleurs la dernière inspection en date de ce câble avait eu lieu le 22 février 2007. Une enquête minutieuse a montré que la rupture de ce câble n’était pas lié à une seule cause. Paul Louis Arsalian, directeur du BEA : “Les examens et les essais ont montré que dans l’état d’usure où il était, il ne pouvait pas casser sous l’effet des efforts en vol. Ce qui nous a amené à chercher un troisième élément, et cela a été le "Jet Blast".”
Ce que l’on appelle le « Jet Blast », c’est le souffle au sol produit par les réacteurs de gros porteurs au roulage. Les nuits précédant l’accident, le Twin Otter était parqué, non loin des zones de passage d’un A340. Ce souffle très puissant a fragilisé un peu plus le câble incriminé.