Для выяснения причин были созданы специальные стенды, такие как копия ВСУ, части топливной системы и т. д. Благодаря сохранившимся фрагментам лайнера, а также записям с бортовых самописцев, стало ясно, что произошла утечка топлива, а источником пожара стал запуск ВСУ.

Комиссии потребовалось три месяца, чтобы выяснить, что именно послужило причиной утечки топлива. Как оказалось, был неудачно сконструирован один из патрубков. При полете на сверхзвуке он сильно нагревался и в нем появлялись пузырьки топлива. Они вызывали пульсацию топлива в трубопроводах, а также гидроудары. В результате узлы топливной системы быстро изнашивались. А в этом полете не выдержали и начали разрушаться.

Течь образовалась через 48 минут после взлета, после выполнения первого задания (полет на двух махах) и с началом выполнения второго задания – запуска ВСУ. Течь продолжалась до конца полета. Значительное количество топлива попало через выхлопную трубу в газовоздушный тракт ВСУ и его отсек. Запуск ВСУ инициировал возгорание паров топлива, что привело к пожару и выходу из строя двигателей и ряда систем.

Большую помощь оказал осмотр топливной системы и мотогондол борта № 77112, у которого в первом сверхзвуковом полете развилась аналогичная ситуация. Однако, в отличие от борта № 77111, тот благополучно вернулся на аэродром.

ОКБ Туполева учло все замечания комиссии и внесло ряд изменений в конструкцию самолета. Однако на пассажирские перевозки лайнер так и не вернулся. В 1979 году взлетел второй серийный Ту-144Д (СССР-77112). Затем были выпущены еще три (77113-77115). Последний самолет, 77116, так и не был достроен. В 1980 году во время испытательного полета борта СССР-77113 на сверхзвуковой скорости произошло разрушение двигателя № 3 и остановка двигателя № 4, но пилоты сумели совершить аварийную посадку. Этот инцидент показал исключительную надежность самолета.

Ту-144 был уникальным самолетом, и ОКБ Туполева до конца боролось за свое детище. Но Министерство гражданской авиации СССР потеряло всякий интерес к сверхзвуковой авиации. К тому же Ту-144 был сложен в управлении, а его эксплуатация оказалась дико нерентабельной. По некоторым данным, доходы от продажи билетов не покрывали даже незначительной части эксплуатационных расходов, львиную долю которых составлял расход топлива. 1 июля 1983 года вышло постановление об использовании Ту-144 исключительно в качестве летающих лабораторий и экспонатов.

Но несколько самолетов продолжали выполнять грузовые и чартерные перевозки в интересах разных министерств и ведомств до конца 80-х годов. Два самолета также выполняли испытательные полеты по запросам различных организаций и для отработки отдельных систем Ту-160 и Ту-22М3. Последний раз Ту-144 поднимался в воздух в 1996 году для программы NASA, целью которой было создание сверхзвукового самолета второго поколения.