事故經過
事發時，飛機正飛至紐約長島上空，航管員允許TWA800爬升至更高的高度以避讓其他飛機；位於機翼部份油箱突然發生爆炸，接著飛機的機頭部分（駕駛艙以及部分客艙）
重組中的環球航空公司800號班機殘骸事故發生時，東風航空一架波音737客機正好在同一空域，機上的駕駛員目睹了事發的整個過程。飛機爆炸後，TWA800也同時從航管中心的雷達螢幕上消失。東風航空的駕駛員向航管中心回報了這一情況，同時，航管中心試圖用無線電和TWA800聯絡但沒有反應。
在爆炸點下方數千尺，空軍國民兵一架直升機正好在進行練習，他們也目睹了這個事故，由於著火的碎片從他們周圍落下。他們唯有離開以防螺鏇翼被打中，待碎片減小後，他們立即返回現場。事發後，海岸防衛隊、空軍國民兵等馬上趕往事發地點，但是機上無人生還。
飛彈之說
由於事件發生之後相當多的目擊者表示看到有一條白色的煙柱連到飛機爆炸的位置，因此“飛彈說”一時之間讓調查工作進行緩慢，FBI與CIA都介入調查，由於訊息指稱美國海軍正在失事地點正在進行海軍演習，因此被列為"重要嫌疑犯"。
炸彈假說
事件發生之初，許多人聯想到洛克比空難，認為它不是被飛彈擊落便是被恐怖份子炸掉，然而歷經一年多的調查，FBI找不出任何與炸彈有關連的證物。
機件故障假說
機件故障一開始便被列入可能的事故原因之中。原因無他，該機過於老舊，只是一開始無法確認到底是什麼東西故障會引發如此激烈的爆炸？油量指示系統？可是電壓電流都不足以引發火花。燃油泵？可是不至於會產生火花。結構性腐蝕導致整機爆炸？好像不應該會這樣。雖然可以確定的是爆炸應該牽涉油箱，可卻是千頭萬緒。
除了以上三個主要的假說之外，還有彗星撞擊說、雷擊說等等，不過都無法證實，因此這些假說最後都自調查方向中被刪除。
747-油箱系統的設計簡介
波音747系列飛機配有四具發動機，每具發動機推力5萬餘磅，因此在設計上每具發動機有其專屬的油箱，油箱編號由機頭朝前方向自左至右分別為一號、二號、中油箱、三號及四號主油箱，747-400系列與100～300系列不同之處在於取消了一號及四號備用油箱，並增加了水平尾配重油箱，不過主油箱配油運作的基本概念不變。
油量的運作方式
由於飛機的升力來自於飛機的主翼，因此為避免主翼於大荷重起飛時受力過大而產生超負荷的型變，導致金屬疲勞及升力減低。因此，航機加油時，儘可能的將油量往翼尖放，燃油重量平攤在雙翼之中增加機翼的重量，待機翼油箱裝滿時，多餘的油料才會裝在中油箱裡，舉例來說：假設一、四號油箱滿油量各是2萬磅，二、三號油箱滿油量各是5萬磅、備用油箱滿油量各是7000磅，中油箱滿油量是10萬磅，反之亦然，油料也自中油箱優先使用：
燃油引燃條件
在什麼條件之下，這些混合油氣會被引燃呢？NTSB於事發後1年（1997/ 7）以一架借自美國長青航空（Evergreen Airlines）的747-100進行實驗，顯示當模擬TWA800狀況條件下，油箱中的油氣為可燃狀態。根據NTSB的喬‧寇力（Joe Kolly）博士以50加侖的Jet-A殘油，用空調包（PACK）的正常運作熱度於起飛前在機坪加熱中油箱三小時後發現，中油箱內的油氣溫度可以達到114℉（45.5℃-可燃），而若是飛機位於13800呎高度時，Jet-A油氣的閃點為96℉（35.5℃）。而根據一份FAA更精確的報告指出(DOCID: fr03ap97_dat-123)，燃油氣體的可燃溫度隨著油品種類、油箱內氣壓以及油箱內溶氧濃度（自液態油品中因震動及壓力變化而釋放至油氣中的氧氣）而有所不同。以使用最普遍的Jet A為例，于海平面高度時，當環境溫度低於100℉時，油氣處於過貧（too lean）狀態，而若是高於175℉則為過富（too rich），另外，根據加州理工學院（California Institute of Technology）以四分之一（25％）縮尺模型油箱模擬的實驗結果而言，該油箱內油氣可以用0.5至500微焦耳（millijoules）引燃-（相較冬天人們穿著毛衣時，指尖接觸到門把時所放出的靜電能約為1-10微焦耳），而且幾乎屢試不爽。種種研究都證明油箱內的油氣在相當多的情況之下都是可燃的。燃燒後呢？會爆炸嗎？
基本上747中油箱結構所能承受的壓力極限為25psi，然而當油氣爆炸時會產生39-42psi的壓力，結構因而瓦解。目前證據顯示，TWA800事件中，第一塊掉落出來的東西是來自於中油箱內，假想的情形是：油氣爆炸，炸斷了主翼梁（spanwise beam），斷裂的主翼梁往前沖，撞擊到前翼梁（front spar）留下了許多不可磨滅的“吻痕”，爆炸的氣體及碎片持續向前沖，在前段機身下側穿出了個大洞，機身結構因破損而承受不住機頭的重量而崩解，當機頭段脫離機身下墜時，機身失去機首重量的平衡而持續上飄直到失速。
事故之後
在空難發生前，環球航空業績並不好。由於事發前美國的亞特蘭大市正籌備即將舉行的1996年奧運會，環球航空希望藉此盛事大展拳腳，擺脫多年經營不振，可是這次空難卻給予環球航空致命一擊。公司經此事故後，終於在2001年被美國航空併購消失。
