Arafat zemřel v Paříži v listopadu 2004 ve věku 75 let. Palestinského vůdce, který trpěl vážnými problémy s krevním tlakem, podle lékařské zprávy postihla mrtvice.

Potvrzující pitva ale vykonána nebyla a Arafatova žena Suha, která o ni původně nežádala, tvrdí, že šlo o otravu. Podezření na radioaktivní polonium-210 vzbudily testy Arafatových osobních věcí provedené v laboratoři ve švýcarském Lausanne.

Suha Arafatová chtěla dát manželovo tělo exhumovat a prozkoumat, načež tři skupiny vyšetřovatelů z Francie, Švýcarska a Ruska odebraly z jeho hrobu v Ramalláhu vzorky. Rozbor otravu poloniem vyloučil.