突發疾病以後，阿拉法特于2004年11月在法國巴黎一家醫院逝世。醫院方面至今沒有公佈阿拉法特的確切死因，很多巴勒斯坦人一直懷疑阿拉法特遭人下毒身亡，很多巴勒斯坦官員認為，是以色列特工毒害了阿拉法特。
半島電視臺在7月3日的報道中指出，由於釙中毒案例極為少見，醫學界對於中毒後的症狀描述尚無定論，但俄羅斯特工利特維年科在中毒後出現了嚴重的腹瀉、體重減輕、嘔吐等病症，這與阿拉法特被緊急送往醫院後的情況完全一致。
從2001年底開始，阿拉法特一直被以色列“軟禁”在拉姆安拉的官邸內，人身安全一度受到嚴重威脅。
阿拉法特曾遭遇以色列特工多次暗殺及其他險情，有來自以色列的轟炸機，有偽裝成郵包的炸彈，但每次都化險為夷，這位披著黑白頭巾的阿拉伯人神奇般地在四次中東戰爭和無數次暗殺中生存下來，並正是在他的帶領之下，巴勒斯坦民族解放鬥爭成為國際政治中的備受關注的重大事件之一。但是他的晚年卻在巴以局勢變化中陷入困頓。
中國社科院西亞非洲研究所研究員張曉東説，阿拉法特在中東地區他一直是一個爭議性極大的人物，而巴以局勢在當時混亂不堪，各方勢力進行角逐，以色列恐懼哈馬斯極端勢力，巴勒斯坦內部各種力量也在博弈較量，這個背景下，即便阿拉法特的死因有新線索，也很難給出一個定論。隨著2011年以來阿拉伯世界大變動的趨勢加深，巴以局勢的不穩定因素也在暗濤洶湧，中東地區面臨著最近幾十年來一個重要的轉折，張曉東認為此時阿拉法特死因出現新説法，可能另有深意。
有觀察人士指出，即便將來可能進行的檢測能夠證實阿拉法特的確遭人下毒所害，這仍不能説明究竟誰是幕後黑手，不過這一結果有利於真相的最終水落石出。
