8 декабря 1992 года в Москве начали совместную работу эксперты Южной Кореи, Японии, США, России и ИКАО по изучению записей бортовых самописцев. Одним из первых шагов российской комиссии стала поездка на остров Сахалин с целью найти следы поднятых с морского дна личных вещей и документов погибших пассажиров (таких предметов было поднято много). Членам комиссии удалось найти свидетелей, а потом и место захоронения кусков обшивки самолета, какие-то кроссовки, куртки, фотоаппараты, магнитофоны, книги, документы. Все это сбросили в большую силосную яму в «закрытой» точке острова и подожгли; при этом использовано две бочки солярки.

10 января 1993 года в рамках обеспечения работы международной комиссии представитель России — председатель российской государственной комиссии по расследованию гибели «Боинга» Юрий Петров — вручил в Париже генеральному секретарю ИКАО Филиппу Роша весь пакет документов, относящихся к трагедии.

Одновременно с этим в Оттаве (Канада) экспертной группой проводилась расшифровка записей, представленных японской стороной. 14 июня 1993 года Советом ИКАО опубликован многостраничный доклад по результатам расследования обстоятельств трагедии. В разделе «Выводы» отмечено:

3.12. Летный экипаж КАЛ-007 не выполнил надлежащих навигационных процедур, которые обеспечивают выдерживание воздушным судном заданной линии пути в течение всего полета. (Не обнаружено каких-либо данных, свидетельствующих о том, что экипаж знал об отклонении от запланированного маршрута, несмотря даже на то, что это отклонение имело место в течение пяти часов. Все это время для управления использовался автопилот, при этом по плану полета требовалось 9 раз менять магнитный курс. Эксперты ИКАО предположили, что, по всей видимости, у членов экипажа «Боинга», которым в предшествующие несколько недель приходилось много и интенсивно летать, пересекая по несколько раз часовые пояса с огромной разницей во времени, внимание, сосредоточенность, способность адекватно оценивать ситуацию ослаблены. Рутинные операции — вроде сверки показаний различных приборов, «держащих» маршрут, — казались им не очень обязательными. Экипаж всецело полагался на автопилот. Экипаж не знал также и о присутствии истребителей-перехватчиков. Автопилот отключен только после того, как «Боинг» уже был подбит.)

3.19. По данным представителей США, военным радиолокационным постам на Аляске не было известно в реальном времени о том, что воздушное судно следовало в западном направлении с нарастающим отклонением к северу (то есть КАЛ-007 прошел через опознавательную зону американской ПВО без специального разрешения…).

3.32. Командование ПВО СССР сделало вывод, что КАЛ-007 — разведывательное воздушное судно RC-135 США, перед тем как отдало приказ о его уничтожении. Советской стороной не предприняты исчерпывающие усилия по опознанию воздушного судна, хотя оставались сомнения относительно его принадлежности и типа.

3.33. Военные радиолокационные посты оборонного ведомства Японии располагали информацией о том, что какое-то воздушное судно следует в воздушное пространство СССР над островом Сахалин. По данным представителей Японии, они не знали, что это гражданское воздушное судно, отклонившееся от заданной линии пути (КАЛ-007 обнаружен радиолокационными станциями сил самообороны Японии за 14 минут до гибели, с кодом вторичного ответчика 1300, а не 2000, как положено. Это обстоятельство не позволило ПВО Японии своевременно опознать КАЛ-007).

Фактически в докладе никто не представлен в качестве главного виновника случившегося. Остается загадкой и что случилось с телами пассажиров. Этот вопрос экспертами ИКАО подробно не рассматривался, хотя у специалистов ИКАО не вызывает сомнения, что сбит действительно пассажирский авиалайнер. Специалистами французского бюро расследования установлено, что записи переговоров на борту лайнера (как между членами экипажа, так и объявления членов экипажа пассажирам) — «первоисточники переговоров», то есть это не имитация переговоров с помощью заранее сделанной магнитной записи. Установлено даже, что второй пилот докладывал будучи в кислородной маске. Поэтому сомнений о наличии на борту экипажа и пассажиров у комиссии ИКАО нет. Кроме того, водолазами подняты фрагменты человеческих тканей, кожи, которые потом исследовались в Центре судебной медицины.

Расследование ИКАО позволило ответить на один очень важный вопрос — сколько минут продолжалось падение самолета. В одном из выводов доклада утверждается, что доклад Осиповича о попадании в «Боинг» двух ракет ошибочен. В частности, еще через минуту с лишним после атаки с борта КАЛ-007 шли радиосигналы с использованием высокочастотной радиостанции номер один, антенна которой располагается именно на конце левой плоскости крыла (значит, крыло не было перерублено пополам взрывом ракеты). Ни один из двигателей «Боинга», вероятнее всего, не был поврежден. Дважды бортинженер подбитого самолета отметил — это слышно на магнитофонной записи одного из «черных ящиков», — что двигатели функционируют нормально. В «Боинг» попала, вероятнее всего, только одна ракета, имевшая радиолокационную головку самонаведения, которая должна была взорваться на удалении 50 м от цели, повредив прежде всего систему управления самолетом.

Сразу после атаки «Боинг» стал набирать высоту и через 40 секунд поднялся больше чем на километр — с 35000 футов до 38250 футов. И только затем стал снижаться, но не падать, а, по сути, планировать (вертикальная скорость снижения в этот момент составляла 12000 футов в минуту), хотя и с возрастающей скоростью, по спирали.

В последний раз КАЛ-007 был зафиксирован радарами на высоте 5000 м через девять минут после того, как его подбил Су-15. Затем радиолокационный контакт был потерян. К тому времени оба самописца уже вышли из строя. Эксперты ИКАО не смогли дать ответ на этот вопрос, но констатировали, что в этот момент — на 104-й секунде после атаки — «Боинг» был на высоте 33850 футов, имел воздушную скорость 282 узла и вертикальную скорость снижения около 5000 футов в минуту. Замедление скорости снижения могло означать, что самолет поддавался определенному контролю со стороны пилотов. Таким образом, время падения «Боинга» составило по меньшей мере 9 минут, а возможно, даже 12 минут. За это время большинство пассажиров, вероятно, успели выполнить все команды экипажа: пристегнули ремни, надели кислородные маски. Однако ни одного тела пассажира не найдено.

В 1997 году бывший высокопоставленный сотрудник японской военной разведки заявил, что южнокорейский «Боинг-747» выполнял задание американских спецслужб. Подробности этого события изложены в книге «Правда о полете КАЛ-007», которую написал отставной офицер Иосиро Танака, руководивший до выхода на пенсию электронным прослушиванием военных объектов СССР со станции слежения в Вакканае, на самом севере острова Хоккайдо. Именно этот объект, кстати, зафиксировал переговоры советских пилотов, преследовавших южнокорейский самолет в ночь с 31 августа на 1 сентября 1983 года.

Свои утверждения Танака основал на анализе данных о крайне странном маршруте движения лайнера, а также на предоставленных Россией в распоряжение ИКАО в 1991 году сведениях о советских радиопереговорах в связи с этим инцидентом. В результате собственного исследования бывший офицер японской разведки пришел к выводу, что американские спецслужбы сознательно направили южнокорейский пассажирский самолет в советское воздушное пространство, чтобы вызвать переполох в системе противовоздушной обороны СССР и выявить ее засекреченные и обычно молчащие объекты. По мнению Танаки, США в то время прилагали все усилия для сбора информации о советской ПВО на Дальнем Востоке, которая в 1982 году была модернизирована и значительно усилена. Американские разведывательные самолеты и раньше регулярно нарушали воздушное пространство СССР в районе гибели южнокорейского «Боинга-747», однако они могли залетать туда только на очень короткое время. Именно поэтому, считал японский эксперт, для проведения операции выбран пассажирский лайнер, который, по мнению спецслужб США, мог долго и безнаказанно лететь над объектами советской ПВО.