Analüüsid näitavad, et tema jäänused, mis on maetud Peaingel Miikaeli katedraali Kremlis, sisaldavad arseeni ja elavhõbedat, millest on inimese tapmiseks rohkem kui küllalt.

Ivani surma üle 1584. aastal, mil ta oli 54aastane, on palju vaieldud: mõned ajaloolased panid selle süüfilise või sooltehaiguse arvele, teiste sõnul ta mõrvati – kuid nad ei suutnud seda tõestada.

Salajased analüüsid 1963. aastal, kui arheoloogid avasid renoveerimistööde käigus tsaari haua, ei andnud tulemusi.

Kuid eksperdid kasutasid ära üsna hiljutisi ehitustöid, et asja veel kord uurida – ja avastasid mürgi. Ivani kaheksast naisest esimese, tsaarinna Anastassia laiba analüüs näitab, et naist tabas sama saatus 1560. aastal. Mürgi hulk tema kehas oli kaheksa korda suurem kui tsaari kehas.

Ivan, kes tõusis troonile kolmeaastaselt ja krooniti kogu Venemaa esimeseks tsaariks 1547. aastal, oli muidugi kindel, et naine mõrvati. Naise surmale järgnenud aastad olid ühed veriseimad tema valitsemisajal.

Ta tegi maatasa terveid linnu, tappes sadu tuhandeid inimesi, ja andis käsu veel tuhandete hukkamiseks, kusjuures hukatute hulgas oli tema enda sugulasi.

Ohvrite hulka kuulusid ka tema ihuarst, keda süüdistati reetmises; arst pandi piinapingile ja praeti elusalt puidust varda otsas. Öeldavasti rebinud Ivan ka silmad peast Moskva Püha Vassili katedraali arhitektidel, kindlustamaks, et mitte kunagi ei ehitataks teist nii ilusat hoonet.

1582. aastal langes tema lemmikpoeg, samuti Ivan, isa paranoia ohvriks: veendunud, et poeg tahab temalt võimu haarata, lõi tsaar tead mitu korda pistodaga pähe. Poeg suri neli päeva hiljem ja isa nuttis tema sängi veeres.

Ivanil endal kulus suremiseks mitu päeva. Kaasaegsete kirjelduste kohaselt läks ta üle kere paiste ja kuna arstid ei suutnud teda aidata, pöördus ta astroloogide ja ennustajate poole, kellest 60 hoiti ööl ja päeval luku taga, et nad leiaksid mooduse riigijuhi tervendamiseks – ta ise koostas samal ajal nimekirju oma ohvritest.

Kolm päeva enne surma kutsus Ivan Moskvasse oma aaretekambrisse Kremlis Inglismaa suursaadiku sir Jerome Horsey. Kalliskividega mängides ütles ta oma külalisele: "Vaadake, kuidas nad värvi muudavad. Nad muutuvad kahvatuks. Nad kuulutavad mu surma. Mind on mürgitatud."