L'enquête menée par des experts italiens, tunisiens et français montre que lors du vol précédent reliant Tunis à Bari, l'avion s'est posé à Bari avec 305 kilos de kérosène. Ce niveau aurait du générer une alarme indiquant une quantité trop faible de carburant mais la jauge indiquait que les réservoirs de l'ATR 72 contenaient encore 2 300 kilos de kérosène. L'équipage décide donc de n'ajouter que 265 kilos de carburant supplémentaires pour se rendre à Djerba. Mais cela ne fait, en réalité, que 570 kilos de kérosène — ce qui est loin d'être suffisant pour effectuer le trajet — alors que la jauge indique 2 700 kilos. De plus, aucune alarme indiquant que le niveau de carburant est trop bas ne retentit pendant le vol. La cause de cette défaillance est l'installation sur l'ATR 72 d'une jauge prévue pour un avion plus petit : l'ATR 42. Cette jauge non adaptée indique donc une quantité de carburant erronée. Les deux moteurs s'éteignirent lorsqu'il n'y eut plus de kérosène et l'avion plongea au large des côtes siciliennes. L'enquête a aussi démontré que si l'équipage avait mis les hélices en drapeau, l'avion aurait pu rejoindre Palerme.