黑匣子的调查过程之所以难，主要涉及黑匣子自身特性、数据解译复杂性、事故现场环境挑战、多领域交叉分析需求等多方面因素，具体如下：
黑匣子自身特性带来的挑战
记录信息有限：黑匣子虽能记录飞行数据和语音，但不记录图像信息，如气象雷达天气回波，也不记录飞行员表情、手势等。一些没有传感器、不能转换的数据，如飞机受到鸟击、外来物撞击等情况，通常也没有记录。若无幸存人员描述，只能靠事后推测。
搜寻难度大：飞机快速降落、撞击会产生极大冲击力，黑匣子也可能落进深海。虽然它能自动发射无线电信号引导救援，但搜寻仍面临诸多困难。例如在“3·21”东航MU5735航空器飞行事故中，现场地理环境恶劣，撞击地点处于山谷地区，加上长期雨水浸泡土地泥泞，给搜寻工作带来很大困难。
不能实时传回数据：飞行调查需使用非常可靠的数据进行论证，而飞机失事的最后时刻才有最关键的数据。正常飞行下的实时数据大多无意义，还占用大量网络资源，且实时数据可靠性低，飞机断电时数据通信信号会被抑制。此外，实时数据传送还涉及隐私、技术、成本等问题，在现行条件下不易推广。
数据解译的复杂性
数据量大且需细致分析：解译黑匣子是一个极其复杂的过程，调查人员要对涉及到的上百种数据进行逐一收集、整理、比对、分析，才能进行原因推断。例如，飞行数据记录器按照中国民用航空规章的基本要求，至少应记录飞机的88个数据，包括气压高度、空速、航向、俯仰姿态等，根据机型和记录器的不同，实际记录的数据通常会有几百种。
需多种辅助手段：有时仅靠黑匣子数据还不够，还需要进行飞机残骸复原拼接、实验室飞行模拟仿真，甚至真飞机试飞后，才能获得一个可信的结论。
事故现场环境的影响
残骸琐碎分布广：现场撞击猛烈会使飞机残骸非常琐碎且分布较广，给后期通过飞机残骸来取证的工作造成很大困难。如在“3·21”东航MU5735航空器飞行事故中，现场撞击非常猛烈，飞机残骸的这种情况增加了调查难度。
地理环境恶劣：恶劣的地理环境会对调查员开展工作带来很多困难。如“3·21”东航MU5735航空器飞行事故中，撞击地点处于山谷地区，加上长期雨水浸泡导致土地泥泞，都阻碍了调查工作的进行。
多领域交叉分析的需求
涉及领域广泛：飞行事故的调查会牵扯到很多领域，飞机因素涉及设计、制造、维修、维护等；环境因素涉及气象、空域、天文、地理等，还包括对飞行人员、物品等的调查分析。
需多学科介入：对于事故的调查，不仅会涉及航空技术的多个学科，如导航、通信、飞行技术、机械、材料等，还可能需要医学、心理学等其他学科的介入。例如，在分析飞行事故原因时，可能需要医学知识来了解飞行员的身体状况，心理学知识来分析飞行员在紧急情况下的心理反应。
调查时间的不确定性
需大量数据和证据推理分析：大部分事故调查需要大量的数据和证据进行推理分析，通常需要花费很长时间，才能获得足够的信息，从而得到一个比较接近事实的事故结论。
调查时间跨度大：少则几个月，多则几年甚至十几年都是正常的调查时间。例如波音737经典型此前发生的方向舵问题，花了大约10年才找到真正原因。而有些事故，因为获得的数据不全或飞机失踪，也许永远无法得到一个最终的定论，如2014年失踪的马航MH370。
