Расследование катастрофы ведет специально созданная комиссия Межгосударственного авиационного комитета, в работе которой участвуют специалисты Минтранса, Росавиации, Ространснадзора, Прокуратуры и других ведомств. С учетом обстоятельств происшедшего (последовательный отказ всех трех двигателей), одно из главных направлений расследования связано с оценкой качества топлива в баках самолета и работы бортовой топливной системы. В аэропорту «Внуково» взяты пробы авиакеросина из емкостей, из которых заправлялся разбившийся Ту-154. Бортовые самописцы изъяты с места происшествия и доставлены для расшифровки в МАК.

Благодаря наличию в аэропорту «Домодедово» двух параллельных взлетно-посадочных полос, его работа не приостанавливалась — полеты сразу после катастрофы продолжались с использованием ВПП 14R/32L. За не пострадавшими пассажирами рейса ЮХ372 из Махачкалы вечером того же дня вылетел резервный Ту-154М. А.Ф.