Obwohl dieser seine Identität nicht preisgibt, trinken beide Männer Tee mit einander. Später soll Litwinenko sich mit einem italienischen Wissenschaftler in einer Sushi-Bar getroffen haben. Kurz darauf trifft sich der tschetschenische Rebellensprecher Achmed Sakajew mit Litwinenko. Der britischen Zeitung "Guardian" sagt Sakajew, der Ex-Agent habe "sehr interessante Informationen" über den Mord an der russischen Journalistin Anna Politkowskaja erhalten. Kurz darauf erkrankt Litwinenko.
16. November: Die britische Polizei wird informiert, dass Litwinenko mit lebensbedrohlichen Symptomen im Krankenhaus von Barnet liegt.
17. November: Kreml-Kritiker Litwinenko wird in die Londoner Universitätsklinik verlegt.
19. November: Britische Zeitungen berichten über eine Vergiftung des Ex-Spions. Der Toxikologe John Henry geht von einer Vergiftung mit Thallium aus. Ein Gramm des Schwermetalls kann beim Menschen bereits tödlich wirken.
20. November: Die Polizei ermittelt wegen Vergiftung. Die Anti-Terror-Abteilung von Scotland Yard schaltet sich ein. Litwinenko wird im Krankenhaus unter Polizeischutz gestellt und auf die Intensivstation verlegt. Der russische Geheimdienst weist Anschuldigungen zurück, er habe mit der Sache etwas zu tun.
21. November: Toxikologe Henry zieht eine Vergiftung Litwinenkos durch radioaktives Thallium in Betracht. Litwinenko wird tagelang von der Polizei vernommen. Der italienische Bekannte aus der Sushi-Bar meldet sich zu Wort und bezeichnet sich und Litwinenko geheimnisvoll als hoch gefährdete Personen.
22. November: Litwinenkos Vertrauter Alex Goldfarb spricht von einer ernsthaften Verschlechterung des Gesundheitszustandes Litwinenkos nach plötzlichem Blutdruckabfall und einem möglichen Herzstillstand.
23. November: Der Chef der Intensivmedizin an der Uniklinik, Geoff Belligan, nennt Litwinenkos Zustand lebensbedrohlich. Die Ärzte rätseln weiter über die Ursachen der Erkrankung, glauben aber nicht mehr an eine Thallium-Vergiftung; auch eine radioaktive Substanz schließen sie aus. Litwinenko stirbt um 21.21 Uhr Ortszeit.