在东京羽田机场的帮助下，附近所有的机场都对这架带伤的飞机开放，急救车，消防车也都整装待发，随时准备迎接它的到来。然而，悲剧已经发生，人们的期望也落空了。从发生机械故障到失事，时间总共持续了30分钟。在这1800秒时间内，无论机组人员还是旅客都意识到大祸即将来临。事故发生后，黑匣子很快被找到。
按照事后找到的黑匣子记录，事发时机尾突然发生巨响，客机的密封性遭破坏，机舱内气压骤然下降。所有人都意识到客机发生了严重机械故障。这时“请系好安全带”的信号灯亮了，氧气面罩也自动脱落，空姐通过麦克风要求旅客们保持镇静，听从机组的指挥和安排。此时客机上共有509名乘客及15名机组成员，他们都知道客机处于极度危险之中，但仍对机组寄予希望，并给予密切的配合，客舱内没有出现混乱和惊慌失措的喧哗声。在此后的半小时中，乘客们已经做好最坏的打算，部分乘客在机上写下遗书，还有人用相机拍下当时机舱内的安静情景。
让日本方面备受指责的是，接下来的救援行动完全是敷衍了事。失事现场位于山区，而且失事时已接近天黑，能见度不高。事故发生后不久，率先抵达现场的一架直升机因林木茂密无处可降，在出事地点上空绕了几个圈子后，向机场报告说：“山坡上有几十处地方在冒烟，有的还在燃烧。飞机残骸撒在山坡各处，面积很大，估计任何人都无生还的可能。”轻率地作出这个结论后，它就飞离现场，拒绝冒险降落检查。从陆路前往的搜救队也不相信会有生还者，所以当晚并没有连夜赶到现场，而是在附近的村庄过夜。
直到第二天上午，也就在事故发生15个小时之后，第一批救援人员才赶到现场。他们惊讶地发现，竟有两名女孩和其中一名女孩的母亲、一名空姐幸存。她们回忆说，坠机后的数小时间仍有若干乘客生存，但均因救援迟迟未到，在夜间因伤不治。
事故发生后，当时的日本首相中曾根和政府运输省迅速组织了事故调查委员会，参加这个委员会的还有来自美国国家安全委员会和波音飞机制造公司的9名代表。要想把事故真正的原因调查清楚，不是一件容易的事。好在事故现场很快找到了黑匣子，调查组根据录音和现场考查，首先排除了机组操作失误的可能。由于机长一再向地面报告“飞机失控”，调查组集中精力找出“失控”的原因。
8月27日，这个事故调查委员会公布了事故调查结果：飞机起飞12分钟后，发生了“异常的冲击”。几乎与此同时，压力隔板损坏。飞机密封性能的破坏使机舱内急剧减低压力，导致飞机垂直尾翼损坏并在空中分解。飞机失去尾翼，就像断了线的风筝一样，左右摇摆。紧接着液压系统失去功能，使飞机失控而撞在长野县和群马县交界处三国山的山坡上。这一结论是对飞机残骸进行分析，和同“黑匣子”记录仪进行对照后得出的。
