शास्त्रींवर विषप्रयोग झाल्याचा आरोप त्यांच्या पत्नी ललिता शास्त्रींनी सातत्याने केला. मृत्यूनंतर त्यांचे शरीर काळेनिळे पडले होते हा त्यांच्यावरील विषप्रयोगाचा पुरावाच असल्याचे अनेकांचे मत आहे. शास्त्रींच्या रशियन स्वयंपाक्याला त्यांच्यावर विषप्रयोग केल्याच्या आरोपावरून अटकही करण्यात आली होती, मात्र नंतर त्याची निर्दोष सुटका करण्यात आली. इ.स. २००९ साली अरूण धर यांनी माहितीहक्काच्या कायद्यानुसार पंतप्रधान कार्यालयाकडे शास्त्रींच्या मृत्यूचे कारण जाहीर करण्याची विनंती केली. पण पंतप्रधान कार्यालयाने ही विनंती फेटाळून लावली. त्यासाठी कारण देताना यामुळे आपले इतर देशांशी असलेले संबंध बिघडण्याची शक्यता, देशात हिंसाचार उफाळून येण्याची शक्यता आणि संसदेच्या विशेषाधिकाराचा भंग होऊ शकतो असे नमूद करण्यात आले. पंतप्रधान कार्यालयाने शास्त्रींच्या मृत्यूबाबत एक दस्ताऐवज आपल्याकडे असल्याचा दावा केला, मात्र तो उघड करण्यास नकारही दिला. तसेच त्यावेळच्या सोवियत रशियाने शास्त्रींचे पोस्टमॉर्टेम न केल्याचे मान्य केले. पण, शास्त्रींचे वैयक्तिक डॉक्टर आर. एन. चुग आणि काही रशियन डॉक्टरांनी केलेल्या तपासणीचा अहवाल आपल्याजवळ असल्याचे मान्य केले. आपल्याकडील कोणताही दस्तऐवज नष्ट केलेला नाही वा गहाळ झालेला नाही हेसुद्धा पंतप्रधान कार्यालयाने नमूद केले. मात्र भारताने त्यांच्या पार्थिवाचे पोस्टमॉर्टेम केले वा नाही, तसेच शास्त्रींच्या मृत्यूबाबत कोणतीही दुर्घटना घडवून आणण्यात आली होती वा कसे याबाबत कोणतीही प्रतिक्रिया जुलै, इ.स. २००९ पर्यंत तरी गृहमंत्रालयाने दिलेली नाही.