Śmierć Okoliczności nagłej śmierci Biechtieriewa są niejasne. Uważa się, że neurolog został otruty przez OGPU, ponieważ rozpoznał u Stalina paranoję. Powodem konsultacji były problemy z ręką przywódcy (Stalin cierpiał prawdopodobnie na porażenie Klumpke). Przy badaniu, które odbyło się popołudniem 22 grudnia 1927 roku, nie było świadków; asystent Samuił Mnuchin czekał przed gabinetem. Po badaniu asystent usłyszał od Biechtieriewa, że Stalin to typowy przykład ciężkiej paranoi oraz że niebezpieczny człowiek stoi na czele państwaA. Bullock, Hitler i Stalin. Żywoty równoległe, Warszawa 1999, s. 365..
23 grudnia uczony przewodniczył na Kongresie Neurologicznym w Moskwie, a po popołudniowej sesji udał się z żoną do teatru. W przerwie przedstawienia został zaproszony przez dwóch młodych ludzi na ciasto i coś do picia. Po powrocie do domu poczuł się źle, wystąpiły gwałtowne wymioty. Nad ranem lekarz Burmin rozpoznał podrażnienie żołądka. Gdy poczuł się lepiej, zjawili się w jego domu dwaj niezapowiedziani lekarze, Klimenkow i Konstantinowski (przypuszczalnie pracownicy OGPU). Po tej wizycie stan Biechtieriewa znacznie się pogorszył i neurolog zmarł.