Последние сутки жизни Ленина подробно описал один из лечивших его врачей, профессор Осипов: «20 января Владимир Ильич испытывал общее недомогание, у него был плохой аппетит, вялое настроение, не было охоты заниматься; он был уложен в постель, была предписана легкая диета. На следующий день это состояние вялости продолжалось, больной оставался в постели около четырех часов. Мы навещали его утром, днем и вечером, по мере надобности. Выяснилось, что у больного появился аппетит, он захотел поесть; разрешено было дать ему бульон. В шесть часов недомогание усилилось, утратилось сознание, и появились судорожные движения в руках и ногах, особенно в правой стороне. Правые конечности были напряжены до того, что нельзя было согнуть ногу в колене, судороги были также и в левой стороне тела. Этот припадок сопровождался резким учащением дыхания и сердечной деятельности. Число дыханий поднялось до 36, а число сердечных сокращений достигло 120-130 в минуту, и появился один очень угрожающий симптом, который заключается в нарушении правильности дыхательного ритма, это мозговой тип дыхания, очень опасный, почти всегда указывающий на приближение рокового конца.
Конечно, морфий, камфара и все, что могло понадобиться, было приготовлено. Через некоторое время дыхание выровнялось, число дыханий понизилось до 26, а пульс до 90 и был хорошего наполнения. В это время мы намерили температуру — термометр показал 42,3 градуса — непрерывное судорожное состояние привело к такому резкому повышению температуры; ртуть поднялась настолько, что дальше в термометре не было места. Судорожное состояние начало ослабевать, и мы уже начали питать некоторую надежду, что припадок закончится благополучно, но ровно в 6 часов 50 минут вдруг наступил резкий прилив крови к лицу, лицо покраснело до багрового цвета, затем последовал глубокий вздох и моментальная смерть. Было применено искусственное дыхание, которое продолжалось 25 минут, но оно ни к каким положительным результатам не привело. Смерть наступила от паралича дыхания и сердца, центры которых находятся в продолговатом мозгу». Вечером в 18 часов 50 минут 21 января 1924 года Ленин умер. Ему было 53 года.
После вскрытия тела компетентная комиссия, состоявшая из ведущих врачей России: академика А.И. Абрикосова, при участии профессоров О. Ферстера, В.П. Осипова, в присутствии А. Дешина, В. Буйнака, Ф. Гетье, П. Елистратова, В. Розанова, Б. Вейсброда, Н. Семашко установила, что смерть наступила из-за атеросклероза сосудов. Все присутствовавшие лица подписали протокол о вскрытии. «Анатомический диагноз: распространенный атеросклероз артерий с резко выраженным поражением артерий головного мозга». Вскрытие головного мозга подтвердило, что это была основная причина болезни и смерти. «Основная - «внутренняя сонная артерия» - при самом входе в череп оказалась настолько затверделой, что стенки ее при поперечном перерезе не спадались, значительно закрывали просвет, а в некоторых местах настолько были пропитаны известью, что пинцетом ударяли по ним, как по кости. Отдельные веточки артерий, питающие особенно важные центры движения, речи, в левом полушарии оказались настолько измененными, что представляли собой не трубочки, а шнурки: стенки настолько утолстились, что закрыли совсем просвет. На всем левом полушарии оказались кисты, то есть размягченные участки мозга; закупоренные сосуды не доставляли к этим участкам кровь, питание их нарушалось, происходило размягчение и распадение мозговой ткани. Такая же киста констатирована была и в правом полушарии. С такими сосудами мозга жить нельзя».
В специальном разъяснении советского правительства по поводу смерти «дорогого вождя, учителя и друга» указывалось, что общей причиной кончины главы советского государства стал атеросклероз - крайне опасная для жизни болезнь кровеносных сосудов головного мозга. Именно вследствие нее, по мнению авторов разъяснения, в ленинском мозгу нарушился нормальный процесс кровообращения, что и вызвало ставшее роковым для Ильича кровоизлияние в мозг.
А вот о причинах, приведших к атеросклерозу, договориться врачам и политикам не удалось, появилось несколько версий: