「東方之星」沉船事故搜救行動持續進行的同時，「東方之星」最後10多分鐘的航向軌迹雖然逐漸清晰，卻難以捉摸。
事故發生地湖北監利大馬洲江段，寬度約750米。中國交通通訊信息中心下屬的信息服務平台寶船網顯示數據，6月1日晚上9時18分15秒，「東方之星」以航速7節逆江而上，航向22度。
航向是指以正北方向為零度，沿順時針方向旋轉至船的航行線所劃過的角度。在事故發生前的10多分鐘內，該船的航向軌迹反映出當時「東方之星」的行駛異常。
9時19分45秒，東方之星航向偏離，變為34度，航速未變；9時20分42秒，航速降為5節，航向23度，這可能表示「東方之星」在向左轉舵，以恢復原航向。在之後的2分鐘，航速減為4節、3節，船身繼續左轉，至9時22分41秒，航向320度，航速降為1節。
上海海事大學教授、上海海事司法鑑定中心負責人蔡存強認為，「東方之星」轉向有兩種可能，一是船長主動調頭躲避惡劣天氣；二是船身側傾後失去動力被江水帶向下游。如果是後者，「東方之星」出事的時刻要比現在公布的9時28分提前。
接下來，「東方之星」再次發送位置信息是9時25分42秒，當時航向154度，意味着在近3分鐘時間裏，「東方之星」發生了近180度的大逆轉，掉頭向下游而去，此時航速2節。
在熟悉航行規則的人士看來，東方之星的掉頭行為難以琢磨。中船708所郵輪設計專家吳正廉認為，這個轉彎非常危險，當船以大角度轉彎時，船本身就會有四五度的傾斜，如果這個時候側面受風，船可能一下子就翻過去。因此，船隻在遭遇大風的時候，不能輕易轉彎。
9時26分42秒，航速2節，航向158度；9時28分11秒，航速1節，航向174度；9時31分11秒，航速6節，航向131度，這是寶船網顯示的東方之星最後一次報告方位。
能夠追溯「東方之星」的最後軌迹，得益於船舶自動識別系統(下稱AIS系統)，其通過船載設備和岸基基站設施共同發揮作用，可實現接收船舶AIS數據，提供直觀的船舶定位，實時動態查詢及歷史軌迹追蹤。
在「東方之星」傾覆後，只要AIS的安裝位置沒有被水淹到，仍可以繼續發射信號，但AIS不會自動發布危險預警或求救信號。
蔡存強認為，現在「東方之星」最後的運行軌迹圖很清楚，如果再有「黑匣」(船載航行數據紀錄儀，VDR)，事發的原因就非常容易搞清楚。江輪沒有像海船一樣被強制要求安裝「黑匣子」。截至目前，外界尚不清楚「東方之星」是否安裝「黑匣子」。
