Litvinenko görüşme sonrası gittiği evinde rahatsızlandı ve hastaneye kaldırıldı. Hastanede uzun süre neyle zehirlendiği belirlenemese de sonunda sadece Rusya'da üretilen polonyum-210 isimli radroyaktif bir maddeden zehirlendiği ve vücudunda bu maddenin ölümcül dozunun 10 katı oranında bulunduğu açıklandı. Zehir önce bardaki görüşmede Litvinenko'nun içeceğine, daha sonra otelde devam eden görüşmede de çayına eklenmişti.
Olaydan sonra Litvinenko'nun patronu Boris Berezovskiy'nin destekleriyle büyük bir medya kampanyası başladı. Gazeteciler hastanedeki Litvinenko'yla görüştüler ve resmini çektiler. Litvinenko bu görüşmede zehirlenmesinden Putin'i suçladı.[4] Litvinenko'nun açıklamaları ve çekilen resminin yayınlanması tüm dünyada yankı uyandırdı. Oluşan kamuoyu baskısı sonrası Rusya devlet başkanlığı Litvinenko'nun zehirlenmesiyle bir ilgilerinin olmadığını açıkladı.
Zehirlenmesinden 22 gün sonra 23 Kasım 2006 tarihinde Londra'da tedavi gördüğü hastanede radyasyon zehirlenmesi sonucu hayatını kaybetti.
Olaydan sonra Litvinenko'nun patronu Boris Berezovskiy'nin destekleriyle büyük bir medya kampanyası başladı. Gazeteciler hastanedeki Litvinenko'yla görüştüler ve resmini çektiler. Litvinenko bu görüşmede zehirlenmesinden Putin'i suçladı.[4] Litvinenko'nun açıklamaları ve çekilen resminin yayınlanması tüm dünyada yankı uyandırdı. Oluşan kamuoyu baskısı sonrası Rusya devlet başkanlığı Litvinenko'nun zehirlenmesiyle bir ilgilerinin olmadığını açıkladı.
Zehirlenmesinden 22 gün sonra 23 Kasım 2006 tarihinde Londra'da tedavi gördüğü hastanede radyasyon zehirlenmesi sonucu hayatını kaybetti.