Łańcuch przyczynowo-skutkowy, który przyczynił się do śmierci 273 ludzi, rozpoczęło oderwanie pylonu z silnikiem, który pociągnął za sobą także metrowy fragment skrzydła. Przerwanie układu hydraulicznego przyczyniło się z kolei do samoczynnego asymetrycznego schowania slotów – aerodynamicznych powierzchni w przedniej części lewego skrzydła. Co więcej: okazało się, iż zminimalizowanie prędkości – według podręcznikowych zaleceń – do tzw. prędkości V2 (283 km/h), to najgorsze, co można uczynić przy schowanych slotach. Spowodowało to utratę siły nośnej na lewym skrzydle, wejście maszyny w stromy łuk, przeciągnięcie i w końcu upadek. Okazało się, iż program szkolenia załóg był niewłaściwy – podczas symulacji lotu nr 191, wszystkich trzynastu pilotów, postępując zgodnie z zaleceniami, nie uratowało maszyny.
U podstaw katastrofy leży natomiast sposób, w jaki montowano pylony wraz z silnikami maszyny do skrzydeł. Jak wykazały badania metalurgiczne szczątków maszyny, pylon uległ uszkodzeniom już przed katastrofą – a dokładniej: na osiem tygodni przed lotem nr 191. Podczas gruntownego remontu w zakładach American Airlines – w mieście Tulsa, w stanie Oklahoma – doszło do uszkodzenia pylonu silnika nr 1 z lewego skrzydła, podczas nieprawidłowego jego demontażu.