滅火后消防隊員在清理飛機殘骸
事發后的第二天，中國民航總局的調查組就趕到烏魯木齊（根據屬地管轄原則，這起空難的調查由中國民航總局主導，阿塞拜疆民航局和俄羅斯伊留申航空聯合體股份公司也派出人員協助調查），調查組在經過仔細的調查后發現4K-AZ27號伊爾-76MD型貨機實際裝載的貨物總量和申報的數量嚴重不符，申報貨物總量是44噸，實際上裝載數量超過70噸！超出伊爾76型貨機最大允許裝載量40噸（極限為50噸）達50%以上！屬于視航空運輸安全規定于無物的嚴重超載行為。
另根據飛機的維修記錄查看得知，飛機的四臺索洛維耶夫D-30KP型渦輪風扇發動機中的兩臺已經過了報廢使用年限，另外兩臺也已經接近報廢使用年限，導致這架飛機的動力大打折扣，尤其是在氣溫較高且有一定海拔的烏魯木齊機場更是讓引擎的狀態雪上加霜，嚴重超載和動力嚴重不足是導致本次空難的主要原因。另外，當時烏魯木齊有7級大風、強烈的沙塵暴天氣和風切變現象，也是導致飛機墜毀的客觀原因。
抵達墜機現場的阿塞拜疆和俄羅斯的調查人員
伊爾-76TD性能數據
乘員：機組7人
長度：46.59米
翼展：50.5米
高度：14.76米
空重：70000千克
最大起飛重量：170000千克
最大商載：40000千克
最大燃油重量：70000千克
發動機：四臺索洛維耶夫D-30KP型渦輪風扇發動機，單臺推力120千牛
經濟巡航飛行速度：800千米每小時
最大載重航程：5000千米
巡航升限：15500米
