灭火后消防队员在清理飞机残骸
事发后的第二天，中国民航总局的调查组就赶到乌鲁木齐（根据属地管辖原则，这起空难的调查由中国民航总局主导，阿塞拜疆民航局和俄罗斯伊留申航空联合体股份公司也派出人员协助调查），调查组在经过仔细的调查后发现4K-AZ27号伊尔-76MD型货机实际装载的货物总量和申报的数量严重不符，申报货物总量是44吨，实际上装载数量超过70吨！超出伊尔76型货机最大允许装载量40吨（极限为50吨）达50%以上！属于视航空运输安全规定于无物的严重超载行为。
另根据飞机的维修记录查看得知，飞机的四台索洛维耶夫D-30KP型涡轮风扇发动机中的两台已经过了报废使用年限，另外两台也已经接近报废使用年限，导致这架飞机的动力大打折扣，尤其是在气温较高且有一定海拔的乌鲁木齐机场更是让引擎的状态雪上加霜，严重超载和动力严重不足是导致本次空难的主要原因。另外，当时乌鲁木齐有7级大风、强烈的沙尘暴天气和风切变现象，也是导致飞机坠毁的客观原因。
抵达坠机现场的阿塞拜疆和俄罗斯的调查人员
伊尔-76TD性能数据
乘员：机组7人
长度：46.59米
翼展：50.5米
高度：14.76米
空重：70000千克
最大起飞重量：170000千克
最大商载：40000千克
最大燃油重量：70000千克
发动机：四台索洛维耶夫D-30KP型涡轮风扇发动机，单台推力120千牛
经济巡航飞行速度：800千米每小时
最大载重航程：5000千米
巡航升限：15500米
