Ο Λιτβινένκο πέθανε εβδομάδες μετά αφού ήπιε δηλητηριασμένο τσάι με ραδιενεργό ισότοπο, το πολώνιο-210, στο ξενοδοχείο Millenium, στο κέντρο του Λονδίνου, όπου συνάντησε τον Κοβτούν και τον Αντρέι Λουγκοβόι, τον άλλον φερόμενο ως ύποπτο για την δηλητηρίαση του πρώην κατασκόπου.
Βρετανοί ερευνητές βρήκαν ίχνη πολώνιου σε τοποθεσίες σε όλο το Λονδίνο όπου βρίσκονταν οι δύο Ρώσοι, μεταξύ άλλων σε γραφεία, ξενοδοχεία, αεροπλάνα και στο ποδοσφαιρικό γήπεδο της Άρσεναλ. Ο Κοβτούν και ο Λουγκοβόι αρνήθηκαν ότι δηλητηρίασαν τον Λιτβινένκο και η Μόσχα αρνήθηκε να τους εκδώσει για να δικαστούν.
Ο Λιτβινένκο (φωτ.), Βρετανός πολίτης, ήταν πρώην αξιωματικός της KGB που είχε γίνει ένας σφοδρός επικριτής του Ρώσου προέδρου Βλαντίμρι Πούτιν, σύμφωνα με το ΑΠΕ-ΜΠΕ. Λίγο πριν πεθάνει, κατηγόρησε τον Πούτιν ότι διέταξε τη δολοφονία του, αλλά το Κρεμλίνο αρνιόταν διαρκώς ότι διαδραμάτισε οποιοδήποτε ρόλο στη δηλητηρίασή του.
Ένας δικαστής σε μια βρετανική έρευνα για την υπόθεση κατέληξε στο συμπέρασμα το 2016 ότι η δολοφονία ήταν μια επιχείρηση της ρωσικής υπηρεσίας κατασκοπείας FSB που πιθανότατα είχε εγκριθεί από τον τότε διευθυντή της, Νικολάι Πατρούσεφ, και από τον ίδιο τον Πούτιν.
Σύμφωνα με το TASS, ο Λουγκοβόι, πλέον εξέχον μέλος του ρωσικού κοινοβουλίου, δήλωσε ότι θρηνεί τον θάνατο ενός «στενού και πιστού φίλου».
