Organisasjonen har i sin gransking intervjuet alle passasjerene som var på båten, mannskapet på seks og indonesiske tjenestemenn, ifølge The Guardian.
– Alle tilgjengelige bevis tyder på at australske tjenestemenn har gjort seg skyldige i en internasjonal forbrytelse, skriver Amnesty International.
Amnestys kilder har fortalt at båten avskåret av et australsk marinefartøy og et grensevaktfartøy i internasjonalt farvann.
Etter å ha mottatt betaling skal båten ha blitt beordret til å rette kursen tilbake til Indonesia.
Til sammen fant indonesisk politi 32.000 amerikanske dollar fordelt på besetningen på båten.
Australias immigrasjonsminister Peter Dutton sier regjeringen avviser påstandene i rapporten.
– Å antyde noe annet, slik Amnesty har gjort, vil være å sverte menn og kvinner som jobber for den australske grensevakten og i det australske forsvaret, sier han til The Guardian.
FN og flere menneskerettighetsorganisasjoner har kritisert Australia for landets hardhendte behandling av flyktninger og asylsøkere.
I begynnelsen av august opplyste Dutton at landet har sendt har sendt over 600 båtflyktninger tilbake ut på havet i 20 separate båthendelser siden de innførte skjerpet grensekontroll i desember 2013.