Pantani byl nalezen mrtvý 14. února 2004 v hotelovém pokoji v Rimini a soud došel k závěru, že se jezdec předávkoval drogami.
Vyšetřování v roce 2015 to však vyvrátilo s tím, že smrt způsobila velká dávka antidepresiv.
Na podzim 2021 však v Itálii otevřeli vyšetřování smrti cyklisty znovu, už potřetí. Podle rodiny vítěze Tour de France a Gira d'Italia z roku 1998 se objevily nové důkazy, které ukazují, že šlo o vraždu.
Pantaniho matka proto najala nové právníky a požádala také o setkání se státním zástupcem, v jehož kanceláři poté vypovídala dvě hodiny. Podle médií byla mezi novými důkazy mimo jiné výpověď drogového dealera, který Pantanimu dodával kokain.
Fabio Miradossa byl zadržen při rozsáhlé akci proti mafii a při výslechu uvedl, že slavný vrchař byl zavražděn.
Pantani se údajně v inkriminovaný den dostal do sporu se svým vrahem, jenž ho donutil vypít smrtící koktejl. S podobným tvrzením přišla cyklistova rodina už v minulosti, ale druhé vyšetřování to nepotvrdilo.
Jeden z nejlepších vrchařů historie, přezdívaný Pirát, dokázal v roce 1998 vyhrát Tour de France i Giro d'Italia. Je posledním jezdcem, který tento unikátní double získal, a celkově sedmým.
Přestože prakticky celou kariéru italského cyklisty provázela podezření z dopingu, nikdy neměl pozitivní nález.
V roce 1999, tedy sezonu po nejslavnějším roce kariéry, byl "ze zdravotních důvodů" vyloučen z Tour de France, neboť vzorky jeho krve vykazovaly nezvyklé hodnoty. Spekulovalo se, že mohou být výsledkem užívání zakázaného dopingu EPO.
Právě obviňování z užívání nedovolených prostředků mohlo vést u Pantaniho k depresím a následně smrti.
Jeho pohřeb v domovském Cesenatiku navštívilo dvacet tisíc lidí, mezi nimi třeba fotbalová legenda Diego Maradona nebo slavný lyžař Alberto Tomba.
Jan Ullrich, společně s Lancem Armstrongem velký Pantaniho soupeř, později vzpomínal, že málem dopadl jako Ital.
"Měl jsem velké problémy a ty jsi za mnou přijel. Byl jsem strašně rád, že jsi dorazil. Byl jsem na tom stejně jako Marco Pantani… skoro mrtvý," řekl Ullrich v roce 2021 v Armstrongově podcastu.
Ullrich i Armstrong kvůli dopingu o svá vítězství v Tour de France dodatečně přišli.
