وصل
المبحوح يوم اغتياله إلى دبي قادما من
دمشق بجواز سفر عراقي أو فلسطيني مزور باسم محمود عبد الرؤوف محمد حسن، وكان ينتقل من دولة إلى دولة تحت غطاء تاجر دولي ونزل
فندق البستان روتانا ثم ذهب لحضور اجتماع في القنصلية الإيرانية. عاد بعده إلى غرفته حيث كمن له القتلة وصعقوه الكهرباء وحقنوه سما قبل أن يخنقوه بالوسادة ليلقى حتفه. قام الجناة بعدها بترتيب الغرفة لتظهر الوفاة كما لو كانت طبيعية ومن ثم غادروا دبي متوجهين لمدن أوروبية وآسيوية . أعلنت حماس يوم
20 يناير 2010 أن المبحوح توفي نتيجة مرض عضال ولم يعلن أي من أطراف القضية سواء
حماس أو
شرطة دبي أو
الموساد أن الوفاة ناجمة عن اغتيال, حتى وجهت حماس بعد عشرة أيام من وفاة الرجل اتهاما للموساد باغتياله في دبي استنادا إلى معلومات من شرطة الامارة قالت فيها أن أوربيين كانوا خلف جريمة الاغتيال