Bei der Ermittlung der Unfallursachen wird hauptsächlich zwischen Pilotenfehlern und technischen Fehlern sowie Unglücken, die durch schlechte Wetterbedingungen oder Kapazitätsengpässe in der Luft verursacht werden, unterschieden.

Fehler der Piloten sind die häufigste Ursache bei mehr als der Hälfte (58 Prozent) aller Flugzeugunfälle weltweit. Dazu zählen unter anderem Navigationsfehler, Treibstoffmangel und Fehler bei Start und Landung. Die heutige Forschung sieht dabei die Müdigkeit der Piloten als Gefahrenquelle. Müde Piloten sind in ihrer Reaktionsgeschwindigkeit, Entscheidungsfindung und ihrer Gedächtnisleistung eingeschränkt. 20 Prozent der Unfälle, die durch menschliches Versagen herbeigeführt wurden, sind auf Piloten zurückzuführen, die zehn Stunden oder länger im Dienst waren. Auch ist die Unfallgefahr 5,5 Mal höher bei einer Dienstzeit von 13 Stunden oder länger. Weitere Gründe für die Müdigkeit sind der schnelle Wechsel zwischen den Zeitzonen, der verschobene Schlafrhythmus und die Unausgeglichenheit zwischen Dienst- und Ruhephasen. Des Weiteren steht die zunehmende Automatisierung des Flugverlaufs beziehungsweise der Flugsteuerung in der Kritik. Wissenschaftlern zufolge verlassen sich Piloten zu häufig auf den Autopiloten, was zur Passivität im Cockpit führt. Auf Dauer verlernen Piloten den korrekten Umgang mit Bordcomputern und die richtige manuelle Steuerung des Flugzeuges [Alli14].

Die zweithäufigste Ursache sind technische Fehler. 17 Prozent der weltweiten Flugzeugunglücke werden durch Probleme am Motor, Designfehler oder Wartungsfehler verursacht. Wetterbedingungen stellen eine relativ geringe Gefahr dar. Vereisung, Blitzschlag, starke Turbulenzen und schlechte Sicht sind nur für 6 Prozent aller Unglücke in der zivilen Luftfahrt verantwortlich. Sabotage ist mit 9 Prozent nur leicht über den Wetterbedingungen als Ursache von Flugzeugunglücken genannt. Diese Kategorie ist hier nur zu Vergleichszwecken aufgeführt, denn per Definition gehören Entführungen, der Abschuss von Flugzeugen und die Denotation explosiver Gegenstände in den Bereich Security. Die restlichen 10 Prozent der Ursachen der weltweiten Flugzeugunglücke gehen auf Fehler der Crew am Boden, auf Vogelschläge oder auf die Flugverkehrskontrolle zurück [PCIn19].

Ein Beispiel für die Schnittstelle zwischen menschlichem und technischem Versagen ist die Flugzeugtragödie von Überlingen im Juli 2002, bei der 71 Menschen ihr Leben verloren. Ein Passagierflugzeug und ein Frachtflieger des Kurierdienstes DHL kollidierten in der Luft. Grund dafür waren widersprüchliche Anweisungen des Kollisionswarnsystems (TCAS - Traffic Alert and Collision Avoidance System) und des Fluglotsen der Passagiermaschine.

Manchmal kann die Reaktions- und Entscheidungsfähigkeit eines Piloten jedoch auch die letzte Rettung sein, wie der Pilot eines Airbus A320 im Jahr 2009 mit einer Notlandung auf dem Hudson River (New York) bewies, nachdem durch Vogelschlag beide Triebwerke ausfielen.

Nicht zu vergessen sind die Vorfälle am Boden. Ein Vorfall und neun Verletzte sind weltweit pro 1.000 Abflüge zu verzeichnen. Schäden an Flugzeugen oder Ausrüstung sowie Verletzungen der Bodencrew sind häufiger bei Ankunft (58 Prozent) als bei Abflug (35 Prozent) der Fall. Gründe dafür sind häufig der bereits fehlende Kontakt zur Flugverkehrskontrolle und der lediglich visuellen Kommunikation zwischen den Piloten und der Bodencrew bei der Einweisung (durch Handzeichen oder Lichtsignale). Bei der Vorbereitung des Abfluges findet jedoch mehr verbale Kommunikation mit der Crew am Boden statt und eine umfangreichere Vorbereitung (beispielsweise Arbeit mit Checklisten). Fehlerhafte Kommunikation ist somit die häufigste Ursache der Vorfälle an den Flughäfen [Alli14].