Un dels punts obscurs de la biografia de Mercader és la seva mort. Garmabella explica que va patir un «càncer d'ossos» i assenyala com a origen de la malaltia els vint anys de presó i «haver fumat diàriament paquets sencers de cigarretes, a més de pipa». El que està clar és que per a la seva salut va haver-hi un abans i un després de la seva estada a la URSS. El 1978, un cop va aconseguir el permís per marxar a Cuba, va començar a trobar-se malament i a fracturar-se els braços de manera inexplicable, fins que li van diagnosticar el càncer.
Luis Mercader indica en el seu llibre Ramon Mercader, mi hermano: cincuenta años después (Espasa-Calpe, 1990), un títol avui introbable, que el seu germà va morir arran d'un rellotge d'or contaminat que li van regalar els seus camarades del KGB com a heroi de la Unió Soviètica, un mètode que recorda l'utilitzat per assassinar l'exespia rus Alexander Litvinenko fa un any, amb Poloni 210. Luis Mercader recull així la sospita del general de la NKDV Leonid Alexandrovitx Eytingon (antic amant de la mare i amic de Ramon), que «coneixia directament les més sinistres tècniques dels aparells per a l'eliminació d'enemics o testimonis incòmodes per als responsables del règim». D'altra banda, a mode d'epíleg, Mercader es reafirma en la seva hipòtesi de l'enverinament després de llegir l'autobiografia de Nikolai Jojlov, un exoficial del KGB fugat a Occident el 1954: «Jojlov descriu com el KGB el va enverinar posant –segons el di-agnòstic dels metges alemanys i nord-americans que el cuidaven– tali radioactiu en una beguda».
Luis Mercader (Barcelona, 1923) era el més petit dels cinc germans de la família (Pablo, Ramon, Jordi, Montserrat i Luis). Va marxar a la URSS el 1939 i va tornar a l'Estat espanyol el 1978. Després de passar per diverses dificultats econòmiques, va ser nomenat professor emèrit de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyers de Madrid. En el llibre expressa en tot moment la por de parlar de la història del seu germà, tant quan encara vivia a la URSS, com quan ja havia tornat al país. Molt reticent de parlar d'aquest tema amb el periodista Germán Sánchez, impulsor del llibre, ell mateix explica en el pròleg que el va advertir: «Si m'atropellen o em passa alguna cosa, en seràs el responsable.»
