L'enquête fut menée par le NTSB. Les enquêteurs déterminèrent que c'était bien la lampe de l'indicateur de sortie de train qui était grillée. Le train de nez était sorti normalement. Il apparut que le pilote automatique avait été enclenché de telle manière qu'il soit désactivé par pression du manche (un peu à la manière d'un régulateur de vitesse automobile qu'on neutralise par pression des pédales). Il semble que ce soit le commandant qui, en se retournant pour parler à l'officier-mécanicien, se soit appuyé sur son manche de direction, désactivant ainsi le pilote automatique. Cette pression vers l'avant fut légère mais suffisante pour entamer une descente. Les deux pilotes portèrent ensuite toute leur attention à ce problème de lampe et de train sorti sans jamais plus regarder les instruments. Ainsi, aucun ne remarqua la perte d'altitude et personne n'entendit le signal sonore sur le tableau de bord de l'officier-mécanicien. Quand ils se rendirent compte que leur altitude réelle ne correspondait plus à l'altitude assignée au pilote automatique, il était trop tard. Bien que très expérimenté, l'équipage a commis l'erreur de mettre toutes ses ressources vers un seul problème sans se préoccuper de la tenue de vol de l'avion. L'erreur humaine est clairement établie.
L'histoire du vol 401 eut une suite anecdotique. Certains accessoires de l'avion accidenté furent réutilisés pour être embarqués sur un autre L-1011. De nombreuses personnes affirmèrent avoir vu les fantômes de Loft et Repo à bord de cet appareil. Cette histoire prit de telles proportions qu'un film en fut tiré, obligeant les dirigeants de la compagnie à poursuivre les producteurs en justice et à retirer des appareils toutes les pièces réutilisées.
Deux des survivants décèderont plus tard à la suite de leurs blessures, portant le bilan à 101 morts.