据初步调查结果显示,利特维年科所中的毒为一种名为“铊”(Thallium)的金属,这种金属既无色也无味,且能溶于水,曾广泛用于毒鼠药当中,但至1970年代开始被限制,现时已难以取得。报导指出,利特维年科服下的铊毒已超过致命水平。其后利氏的铊中毒说法被排除。经过多日医治后,他最终于11月23日被宣告不治身亡,终年43岁。有不少报导称下毒主谋为俄罗斯当局,俄罗斯总统普京在2006年11月24日,于赫尔辛基出席欧盟峰会后回应了这次事件。他说:“遗憾的是,像死亡这种悲惨的事情被用作政治挑衅。”...... “策划这次事件(指普京怀疑西方媒体之前发表的利特维年科临终前写的笔记)的人不是神,不幸的是,利特维年科先生也不是拉撒路。”("It is a pity that tragic events like death have been used for political provocations."......"Those who did it [concocted the note] are not God, and Mr. Litvinenko is unfortunately not Lazarus.")[2]调查2006年11月24日,英国卫生防护局宣布,利特维年科的尿液里发现了钋-210,且含量极高。这表明利特维年科曾被人下毒。英国警方也宣布,已在利特维年科的家中和他发病当天光顾的两个地方找到了钋-210的残留物。[3]11月29日,英国航空公司3架波音767客机发现钋-210而停飞接受调查。有两架停在伦敦希思罗国际机场,另一架则停在莫斯科多莫杰多沃国际机场。和利特维年科死亡事件有关的人士搭乘了这3架飞机。英航与10月底以来曾搭乘过这3架客机的乘客联络,英航工作人员也接受检查,确定是否受到污染。宗教信仰利氏生前曾为俄罗斯东正教信徒,及至临终前两天,他向父亲表示自己已改信伊斯兰教,这是在利氏知道自己将要病逝之前所做的。住在利氏隔邻的车臣流亡政府外长艾哈迈德·扎卡耶夫称,利氏在临终前一天读过《古兰经》,并向其妻及家人要求在自己死后以穆斯林的传统办理其身后事。前苏联异议人士步科夫斯基称,利氏接受伊斯兰的主要原因,是他不屑看到俄罗斯对车臣的残酷打压,并显示出他是站在车臣人的一边。在举行葬礼前,不少信众于伦敦的中央清真寺为利氏祷告。利氏皈依回教及要求采用穆斯林丧礼仪式的遗愿为他的父亲所同意,但他的遗孀及挚友Alex Goldfarb则对此表示反对,并要求在丧礼不行使任何宗教仪式。中毒案件事件始末
英国于2007年7月16日宣布,由于俄罗斯拒绝向英国引渡涉嫌毒害俄前特工利特维年科一案的卢戈沃伊,英国将驱逐4名俄外交官。俄方随即表示,英国的挑衅行为将给两国关系带来最严重的后果。