主要原因是空速管故障误导机师造成操作失误导致了飞机失速。
5月31日，班机在里约热内卢，当地时间19时29分起飞，并预定于6月1日上午10时03分到达巴黎。UTC 01时35分，班机与航管作出最后一次通话，并在UTC 1时49分离开巴西雷达监管范围。当时机长迪布瓦及副机师博南在驾驶席上，而罗贝尔则在驾驶舱后方休息。
UTC 1时55分，机长离开座位休息并换上副机师罗贝尔。当时博南为操控机师（Pilot Flying），而罗贝尔则为监控机师（Pilot Monitoring）。UTC 2时06分，机师通知客舱空中服务员将会进入乱流区域。之后飞机的皮托管因结冰而失效，无效侦测飞机速度，飞行控制规律切换至备用模式。2时10分5秒，飞机的自动驾驶自行解除，之后自动节流阀亦自动解除，这意味机师们正手动飞行。受到乱流的影响，自动驾驶解除的飞机向右倾侧，于是博南便把飞机左转以修正飞机，但与此同时他却抬高机鼻使飞机爬升，这动作在当时并没有需要。飞机爬升且攻角过高，之后飞机的失速警告响起，意味飞机速度过低产生不够升力。据飞行纪录仪的资料，当时飞机以每分钟7,000英尺的速度爬升，空速由274节迅间降至52节。
皮托管结冰只维持了一分钟多些，之后便回复正常，但飞机仍继续爬升。02时11分10秒，飞机已爬升至38,000尺，攻角达16度，推力全满。2时11分15秒，飞机开始下降，但攻角增加至30度。由于飞行控制规律在备用模式，系统原定的失速保护没有启动，飞机因升力不够而失速。
2时11分40秒，机长返回驾驶舱，当时飞机攻角已达40度，飞机已降至35,000尺，失速警告不再响起。由于攻角过高，空速指示器无效。22秒后，伯南稍微降低机鼻，空速指示器恢复，失速警告间歇性响起。飞机趺至10,000尺，此时机长发出重要讯息，伯南应降低机鼻挽救失速。罗贝尔接管飞机操控权，飞机已趺至4,000尺。2,000尺，地面迫近警告系统响起。飞行纪录仪于2时14分28秒停止，最后一句说话为机长：“仰角10度”，撞击时地速为107节，所有人瞬间死亡。由38,000尺至撞击时历时3分30秒，整个过程飞机都是失速！！
班机在里约热内卢5月31日晚上10时03分（UTC）起飞，原定于6月1日上午9时10分到达巴黎，凌晨1时33
失事过程示意图
分，客机报告称即将在50分钟内进入塞内加尔的空中管制区域(经纬度：4°0′18″N 29°59′24″W / 4.005, -29.99) ，而当时班机正位处巴西东北海岸565公里(经纬度：1°21′39″S 32°49′53″W / -1.36083, -32.83139) ，而当时客机以巡航高度为35000英尺（10670米），时速为467节（每小时840公里）的飞行速度飞行。凌晨1时48分，班机离开巴西大西洋空中管制区域。凌晨2时10分，地面控制台首次收到来自客机飞机通信寻址与报告系统（ACARS）自动发出的故障代码 ，指客机皮氏管、第一飞行控制系统故障，即因为大气资料惯性基准系统（Air Data Inertial Reference Unit）故障导致自动驾驶系统以及自动推力系统（Auto-thrust System）关闭，以及空中防撞系统切换至故障模式、电传操纵系统进入备用模式。1分钟后，客机再次发出后备导航系统内综合传感器结构（Integrated Sensor is Structure）、附属飞行管理系统内惯性基准组件故障。2时13分，客机发出一段警报，指两个独立的空中资料分析系统运作异常，以及来自飞行管理系统发出的指第一以及第二飞行电子控制系统故障。2时14分，地面控制台收到最后一段信息，指机舱增压系统异常，而客机处于经纬度为3°34′40″N 30°22′28″W / 3.5777, -30.3744。一般推测当时客机进入强烈的暴风雨区域并遭遇强烈的乱流。其后飞机失去联系。
西班牙报章在6月4日的报道指，在一架从利马飞往马德里的星航西班牙彗空974航班上有一名副驾驶以及一名乘客在447号班机推测失事海域2000公里以外（经纬度： 7°N 49°W）发现一道强烈白光在6秒内垂直坠入海中，随后班机飞行员回报给西班牙民航当局。
法国航空447号班机原定由巴西里约热内卢加利昂国际机场飞往法国巴黎戴高乐机场。2009年6月1日，该航班一架空中客车A330-203客机（注册编号：F-GZCP），格林尼治时间2009年5月30日从巴西里约热内卢起飞，飞往法国巴黎途中遭遇恶劣天气，6月1日凌晨在大西洋上空神秘失踪，乘客216人、机组成员12人无一生还。16·1法航客机坠毁事件是指法国航空公司447号航班客机的坠机事件。2009年6月1日，法国航空公司一架从里约热内卢飞往巴黎的447号航班空客A330客机失踪。经过搜索，6月8日后发现第一片残骸；2011年，才找到飞机FDR和CVR；2012年，才完成空难报告。
法国航空447号班机所使用的型号为空中客车A330-203型，使用通用电气CF6-80E1型喷射引擎，制造商系列号为660，在法国飞机注册编号为F-GZCP，在2005年2月25日首飞，失事前已飞行18870小时，在2009年4月16日客机曾入厂接受大规模的修理。 2006年8月17日，该客机曾经于戴高乐机场与一架同属法国航空飞机注册编号为F-GTAM的空中客车A321-211型客机在跑道上发生碰撞，两架客机受损不大。
