調查小組當時得出的結論是，導致這架飛機墜毀的直接原因是導航問題，這就排除了飛機被擊落的可能性。報告說，英國製造的三叉戟在氣候良好時極少犯航線錯誤，而且也沒有來自這架飛機的任何無線電通信，這兩個事實說明，中國解釋說這架飛機犯了航線錯誤是說不通的。
報告還對林彪座機燃油不夠的說法表示懷疑。說：“飛機殘骸在極廣範圍內燃燒了很長時間，這一事實表明它有足夠的燃料繼續飛行。”它說：“大火覆蓋了一塊長九百七十五米、寬三百二十一米的地方。”它還說，飛機墜毀時，引擎正常，而且“沒有證據證明機上人員由於緊急原因做出了降落決定”。
蒙古方麵的消息人士當時說，調查人員一致認為，一定是機上人員之間發生了搏鬥，支持林彪的一方想逃去蘇聯；另一方則想返回中國。蒙古的這篇報告說，在墜毀現場發現的八支槍中，有一支槍子彈已經上了膛。
雲登透露，中國飛機墜毀現場發現了大量軍用物品，包括：中國空軍密碼，含師級名稱在內的飛行指示書，寫有部隊名稱的燃料購買證，出入部隊的身份證明書，軍用手槍（中國造六支、蘇聯造一支）及一支自動步槍、軍裝和軍隊相關書籍，等等。
蒙方認為中國軍用飛機侵犯領空，進行間諜飛行或破壞工作的可能性是存在的，機上遺物情況沒有告訴中國方麵。中國方麵雖要求歸還機上遺物，但當蒙方要求提交全體機上人員名單時，中方撤回了自己的主張。
蒙古曾成立一個委員會來調查這次飛機失事，但是蒙古方麵的保密法規定，此報告到二○○八年才可公布。現時尚未全部披露。據有關人士透露，蒙方的諸多電影記錄裏曾有墜機現場的諸多真實場景，未來披露的材料或將進一步提示當日所發生的一切。
對林彪專機的墜毀，一種最廣為流傳的說法是，該機是被導彈擊中後墜毀的。中國駐蒙古大使館的人員在飛機墜毀的現場調查後，帶回一張照片，正好飛機的機翼上有一洞孔。這兩點不謀而合，曾被人懷疑，飛機是被導彈擊落的。
前駐蒙使館外交官孫一先，是當年中方到達墜機現場勘察的四人成員之一。他回憶起當時對墜機現場的勘察情況時說，“墜毀飛機頭的旁邊，有一段斷翼，就是飛機翅膀斷了，從翼根的地方斷了，另外，它前麵那一截也沒有了。機翼上麵有一個大洞，大概有四十來公分直徑的一個大洞。我看到那個大洞，我馬上就意識到了‘這是不是導彈給打的洞’？這個飛機翼很厚，翼根很厚，翼根大概有將近一米的高度。我就爬上去，往下看，結果發現這個大洞沒打穿。朝上這個麵是個洞，下麵還都完好的。”
俄羅斯遠東問題研究專家達維多夫在談到彈孔問題時說：“在研究飛機殘骸的時候，有一種說法認為蒙古方麵發射了導彈，蒙古領導人向蘇聯和西方記者聲明過，他曾向蘇方請求，對飛機發射導彈，蘇方的領導拒絕這麼做。於是蒙古領導人說，那就讓他飛吧。根據我讀到的材料說，在調查現場發現有彈孔，而且，發射的方向不是由外而內，而是由內而外，這也就否定了被導彈擊中的可能性。”
近十年來，內地的彈道和導彈專家幾乎是同一種結論：中國導彈要把蒙古溫都爾汗的飛機打下來幾乎是不可能的。因為當時裝備的導彈，還到不了二百公裏的射程，而中國離溫都爾汗則有一千一百多公裏。
也有人對256號飛機墜毀提出質疑，認為飛機可能是由於艙內起火，導致引擎失火而墜毀。還有人認為是飛機機翼斷毀，飛機失去平衡，采取迫降的方法，在迫降的過程中，產生了失誤，最終導致了飛機墜毀。
根據對飛機墜毀現場和飛機殘骸進行的技術研究，以及對屍體進行法醫鑒定，沒有發現搏鬥的痕跡。九具屍體都沒有任何彈孔。幾具屍體部位的血跡，是飛機爆炸時撞傷和急速甩出時摔傷所致。
達維多夫說：“飛機上有紅外線，能夠夜間飛行，甚至可以不用飛行員，專家們的結論是256機失事，是操作失誤造成的。飛機上的人所攜帶的武器，並沒有用過的痕跡，也就是誰都沒有開過槍。”
潘景寅在二十世紀六十年代初的一次迫降經曆：“有一年冬季下雪，他在起飛時飛機左邊的主起落架撞在了跑道邊沿清掃堆起的雪丘上，致使起落架後撐杆受損而不能正常落地。在此情況下，潘景寅首先想到的是在空中盤旋，盡可能將機上的燃油消耗掉，以防止落地時另一個沒有受傷的起落架也支撐不住，機身與地麵摩擦起火爆炸。潘對這一事故處理的結果是：在落地滑跑中，隨著飛機速度的逐漸減小，由於左起落架失去支撐，左機翼下沉，造成向左偏出跑道，致使左發動機的螺旋槳觸地打壞，飛行員安然無恙，飛機經修複後繼續使用。”