กล่องบันทึกข้อมูลการบินจากเที่ยวบินที่ 763 ถูกส่งไปยังสำนักงานสืบสวนอุบัติเหตุทางอากาศ (Air Accident Investigation Branch) ที่ฟาร์นบะระ สหราชอาณาจักรและกล่องบันทึกข้อมูลจากเที่ยวบินที่ 1907 ถูกส่งไปที่กรุงมอสโก ประเทศรัสเซียเพื่อถอดรหัสและอ่านข้อมูลจากบันทึก โดยจากการสืบสวนพบว่าสาเหตุหลักของอุบัติเหตุครั้งนี้เกิดจากความผิดพลาดของนักบินของเที่ยวบินที่ 1907 ที่ลดระดับความสูงจาก 15,000 ฟุตทั้ง ๆ ที่เจ้าหน้าที่ควบคุมจราจรทางอากาศสั่งให้เที่ยวบินที่ 1907 รักษาระดับไว้ที่ 15,000 ฟุต[11] อย่างไรก็ตาม คาซัคสถานแอร์ไลน์อ้างว่านักบินจำเป็นต้องลดระดับความสูงลงมาเนื่องจากสภาพอากาศปั่นป่วนที่ระดับความสูงดังกล่าว แต่ทั้งซาอุดีอาระเบียนแอร์ไลน์และคณะเจ้าหน้าที่ควบคุมจราจรทางอากาศของอินเดียคัดค้านโดยอ้างข้อมูลรายงานสภาพอากาศว่าไม่มีสภาพอากาศปั่นป่วนแต่อย่างใด[11][12] นอกจากนี้ซาอุดีอาระเบียนแอร์ไลน์ยังกล่าวโทษเจ้าหน้าที่ควบคุมจราจรที่ไม่ได้แจ้งนักบินของเที่ยวบินที่ 763 ว่ามีเที่ยวบินที่ 1907 อยู่ในทิศทางสวนกับเที่ยวบินที่ 763[11]

ทั้งเจ้าหน้าที่ควบคุมจราจรทางอากาศและซาอุดีอาระเบียนแอร์ไลน์ได้ตั้งข้อสังเกตอีกว่าสาเหตุอีกประการหนึ่งอาจจะมาจากธรรมเนียมปฏิบัติของนักบินจากประเทศอดีตสมาชิกสหภาพโซเวียตที่แตกต่างจากนักบินอื่น ๆ โดยนักบินส่วนใหญ่ไม่สามารถใช้ภาษาอังกฤษได้คล่อง ทำให้ไม่สามารถสื่อสารกับเจ้าหน้าที่ควบคุมจราจรได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมาตรวัดของเครื่องบินที่ผลิตในสหภาพโซเวียตใช้ระบบเมตริก (กิโลเมตร) แทนที่จะเป็นระบบอิมพีเรียล (ฟุต) อย่างที่เครื่องบินส่วนใหญ่ในโลกใช้กัน ทำให้นักบินต้องเสียเวลาแปลงหน่วย แม้ว่าทางฝ่ายคาซัคสถานจะคัดค้านก็ตาม[5][8][10][11]

การจัดการเส้นทางบินภายในประเทศอินเดียก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่ง โดยน่านฟ้าโดยรอบท่าอากาศยานนานาชาติอินทิรา คานธีในขณะนั้นโดยส่วนใหญ่จะให้เครื่องบินของกองทัพอากาศอินเดียใช้ขึ้นและลง ในขณะที่เที่ยวบินพาณิชย์ถูกจำกัดให้อยู่ในบริเวณส่วนน้อย[6][10][11] และระบบเรดาร์ของท่าอากาศยานยังคงเป็นระบบดั้งเดิมที่ระบุเพียงตำแหน่งของเครื่องบินเท่านั้น และไม่ระบุข้อมูลที่สำคัญอื่น ๆ เช่นระดับความสูง หรือชื่อเรียกของเครื่องบิน ทำให้เจ้าหน้าที่ควบคุมจราจรต้องอาศัยข้อมูลจากนักบินที่รายงานตำแหน่งและระดับความสูง[6][8][11] และเครื่องบินทั้งสองลำก็ไม่มีระบบ ACAS (Airborne Collision Avoidance System) ที่แจ้งเตือนว่ามีเครื่องบินอีกลำหนึ่งอยู่ในระยะใกล้พอที่จะก่อให้เกิดอุบัติเหตุได้[3]