突发疾病以后，阿拉法特于2004年11月在法国巴黎一家医院逝世。医院方面至今没有公布阿拉法特的确切死因，很多巴勒斯坦人一直怀疑阿拉法特遭人下毒身亡，很多巴勒斯坦官员认为，是以色列特工毒害了阿拉法特。
半岛电视台在7月3日的报道中指出，由于钋中毒案例极为少见，医学界对于中毒后的症状描述尚无定论，但俄罗斯特工利特维年科在中毒后出现了严重的腹泻、体重减轻、呕吐等病症，这与阿拉法特被紧急送往医院后的情况完全一致。
从2001年底开始，阿拉法特一直被以色列“软禁”在拉姆安拉的官邸内，人身安全一度受到严重威胁。
阿拉法特曾遭遇以色列特工多次暗杀及其他险情，有来自以色列的轰炸机，有伪装成邮包的炸弹，但每次都化险为夷，这位披着黑白头巾的阿拉伯人神奇般地在四次中东战争和无数次暗杀中生存下来，并正是在他的带领之下，巴勒斯坦民族解放斗争成为国际政治中的备受关注的重大事件之一。但是他的晚年却在巴以局势变化中陷入困顿。
中国社科院西亚非洲研究所研究员张晓东说，阿拉法特在中东地区他一直是一个争议性极大的人物，而巴以局势在当时混乱不堪，各方势力进行角逐，以色列恐惧哈马斯极端势力，巴勒斯坦内部各种力量也在博弈较量，这个背景下，即便阿拉法特的死因有新线索，也很难给出一个定论。随着2011年以来阿拉伯世界大变动的趋势加深，巴以局势的不稳定因素也在暗涛汹涌，中东地区面临着最近几十年来一个重要的转折，张晓东认为此时阿拉法特死因出现新说法，可能另有深意。
有观察人士指出，即便将来可能进行的检测能够证实阿拉法特的确遭人下毒所害，这仍不能说明究竟谁是幕后黑手，不过这一结果有利于真相的最终水落石出。
