调查员决定借助“黑匣子”信息揭开空难谜题。
南航3456号航班的“黑匣子”包括驾驶舱语音记录仪（c++vr）和飞行数据记录仪（FDR）。调查员发现飞机在五边进近时，到达决断高度前，飞机的姿态、航迹和下滑道都在正常范围内，只是飞行速度稍大。
飞行员报告看见引进灯和跑道，在到达决断高度时，由于飞机在大雨中飞行。飞行员决定晚些时间放灯，并使用了排雨剂。夜间在大雨环境中飞行，飞行能见度差，而且跑道还有积水，灯光效果也不好，导致飞行员看不清地面。
飞行员违反规定，没有当机立断采取复飞措施。飞机继续进近时，高度不断降低，导致错失改出良机。这是导致南航3456号航班不正常着陆的主要原因，也是整个事故的真正起因。
图、南航3456号航班事故航线示意图
当飞机通过近台后高度约50米（170英尺），驾驶舱中传来“下滑道低”的警报提醒。飞行员操纵飞机修正至正常下滑轨迹，但并没有收油门，他认为飞机的速度大点不会出问题。飞机时速从263公里（142.5海里）增加到277公里（150海里）。
飞机在15米高度时进入跑道，飞行员因为看不清地面，而没有及时拉杆建立正常着陆姿态，导致飞机以284公里的时速接地。飞机接触跑道前4秒的平均下降率高达2.8/秒，垂直过载更是高达2.49g，并发生第一次跳跃，导致飞机受损。
而飞机接地前2~3秒时，飞行员之间的交流表明，虽然他们已经看到了跑道，但并没有保持正确的接地姿态，从而导致南航3456号航班重着陆跳跃。
图、南航3456号航班最后进近阶段示意图
飞机第一次跳跃高度约1.5米（5英尺），垂直过载约1.9g。飞行员并没有收油门，而是作出了推杆动作。这个错误的处置方式，导致飞机又连续发生了两次跳跃。第二次的跳跃高度为2.1米（7英尺），垂直过载达到2.54g。第三次飞机跳起高度达到3.96米（13英尺）。飞机的三次跳跃和超过载对飞机结构造成严重损害。
飞机发生三次跳跃，高度一次比一次高，夜间大雨导致飞行员在无法判断机身受损情况下复飞。飞行员不知道飞机操纵系统也受到损伤，飞机以338公里的时速复飞。飞行员在复飞时感到操纵杆很“轻”，“杆失去重量了”。这也给第二次灾难性的着陆埋下伏笔。
南航3456号航班复飞时，驾驶舱中的警告声不绝于耳，包括主警告、液压系统、起落架和襟翼系统警告声。飞行员操纵受损的飞机在空中盘旋2周后，他们决定从北向南降落。此时大雨仍没有停的样子，飞机的操纵系统也出现问题，驾驶杆和升降舵联动出现问题，用力拉杆时，升降舵偏转角明显偏小。
图、南航3456号航班第一次接地时飞行参数
飞行员在降落时将驾驶杆拉到底，也没有改变飞机大角度俯冲的姿态。最终南航3456号航班以421公里的时速、-7.56度下俯角和12.5米/秒的下降率坠地。
调查报告指出，1997年5月8日，南航3456号航班在最后进近阶段，飞行员在看不清跑道的前提下，违规操作飞机盲目下降。飞行员误判飞行高度，导致飞机没能保持正确接地姿态。飞机重着陆后，发生跳跃。可以说飞行员的误操作是导致事故的直接原因。
飞机复飞时，机身已经受损，操纵系统也失灵。飞行员操纵飞机第二次着陆时，飞机以较大速度带下俯角接地。导致飞机解体失事。这也是典型的人为因素造成的重大责任事故。
南航3456号航班事故也充分暴露出航空公司和机组成员在组织、管理和技能方面的问题。
1、机组作风涣散、违章飞行：南航3456号航班机组虽然在决断高度看到跑道，但在最后着陆时机场正在下大雨，看不清跑道。飞行员没有按照总局“八该一反对”和公司“机制在大雨中落地”的规定复飞，而是盲目蛮干，强行着陆。
调查员发现，机组成员在准备飞行时，准备工作不充分。当天深圳地区天气为高空槽线配合锋面，是强雷雨环境。机组成员面对复杂天气，并未制定具体的飞行方案。而且在五边降落时，能见度差，机长看不清跑道面，同时也没有人报告飞行高度、速度和相关信息，导致机长失去重要参考数据。
2、飞行技术管理松懈，部分机长技术素质低：机长缺少在大雨中降落的经验，能见度差，看不见跑道时，机长没有遵照程序收油门和带杆。当飞机跳起时，机长也采取了错误的推杆动作，导致飞机越跳越高，造成机身严重受损。
调查员翻阅机长档案发现，在1994年10月至1995年9月期间，机长的技术检查中出现3次“退出下滑姿态晚、着陆仰角小”的问题。而按照相关规定，这种技术不应该放机长。
图、南航3456号航班残骸分布示意图
3、安全管理不严，领导干部失职：南航深圳公司安全生产规章制度落实不严，3456号航班机组搭配不合理。机组中的两名驾驶员均由其他工种改做飞行员，而且单飞时间很短，技术水平低，不能应对夜间复杂气象环境下飞行任务。
4、“安全第一”思想不牢，组织领导不力：公司机队规模扩张较快，而管理工作没有及时跟上，导致飞行员技术素质下降严重。1996年深圳公司领导班子调整后，他们对存在的安全隐患也没有及时采取相应措施予以解决。
