บันทึกเรื่องราวในปลายพระชนม์นั้นไม่หลงเหลือมาถึงปัจจุบัน มีการศึกษาขนานใหญ่หลายครั้งเพื่อวินิจฉัยสาเหตุการสิ้นพระชนม์ นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาหลายปีเพื่อวินิจฉัยว่า เหตุใดทุตอังค์อามุนซึ่งเสวยราชย์เมื่อพระชนม์ราว 9 ถึง 10 ชันษาจึงสวรรคตเมื่อพระชนม์ประมาณ 18 ถึง 19 ชันษา แต่สาเหตุดังกล่าวก็ยังเป็นที่อภิปรายกันมากอยู่ในทุกวันนี้

ร่ำลือกันว่า ทุตอังค์อามุนทรงถูกปลงพระชนม์ มีหลายทฤษฎีที่เสนอแนะกันขึ้นมา 1 ในนั้นว่า ชันสูตรพระสิรัฐิแล้วพบรอยรอย 1 จึงน่าเชื่อว่า ทรงถูกตีพระเศียรจนถึงแก่พระชนม์ ทฤษฎีอื่นว่า ชันสูตรพระชงฆ์แล้วเชื่อว่า พระชงฆ์หักจนนำไปสู่การสิ้นพระชนม์[28]

นอกจากนี้ มีการสันนิษฐานว่า ประชวรพระโรคบางประการ เช่น กลุ่มอาการมาร์แฟน (Marfan syndrome), กลุ่มอาการปัญญาอ่อน (mental retardation), กลุ่มอาการโฟรลิช (Fröhlich syndrome), กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ (Klinefelter syndrome), กลุ่มอาการต่อต้านแอนโดรเจน (androgen insensitivity syndrome), กลุ่มอาการอะโรมาเทสเกินพอดี (aromatase excess syndrome) ประกอบกลุ่มอาการทางรอยประสานกระดูกกะโหลกแบ่งซ้ายขวา (sagittal craniosynostosis syndrome) [29] หรือโรคลมชักแบบ temporal lobe[30] อนึ่ง ในเดือนมิถุนายน 2010 นักวิทยาศาสตร์เยอรมันแถลงว่า มีพยานหลักฐานน่าเชื่อว่า ทุตอังค์อามุนสิ้นพระชนม์เพราะโรคเม็ดเลือดแดงรูปเคียว (sickle cell disease) แต่ผู้เชี่ยวชาญคนอื่น ๆ ไม่ยอมรับทฤษฎีนี้[31] โดยอ้างว่า ไม่ได้ใช้วิธีวิจัยที่เหมาะสม[32]

ในปี 2005 มีนักวิชาการเสนอว่า ก่อนสิ้นพระชนม์ พระชงฆ์ขวาหัก น่าเชื่อว่า พระอาการดังกล่าวติดเชื้อลุกลามนำไปสู่การสิ้นพระชนม์[33] ต่อมาวันที่ 14 กันยายน 2012 ดอกเตอร์ (Hutan Ashrafian) อาจารย์และศัลยแพทย์จากราชวิทยาลัยลอนดอน (Imperial College London) สนับสนุนทฤษฎีเรื่องโรคลมชักแบบ temporal lobe เขาเชื่อว่า โรคลมชักน่าจะเป็นสาเหตุให้ทรงล้มอย่างแรงจนพระชงฆ์หัก[30]

ในปี 2005 นั้นเอง คณะวิจัยโบราณคดี รังสีวิทยา และพันธุกรรมศาสตร์ ประกอบด้วย เยเฮีย กัด (Yehia Gad) และโซมาเอีย อิสมาอิล (Somaia Ismail) นักวิทยาศาสตร์จากศูนย์วิจัยแห่งชาติ (National Research Centre) ในกรุงไคโร พร้อมด้วยอัชรัฟ เซลิม (Ashraf Selim) และซาฮาร์ ซาลีม (Sahar Saleem) อาจารย์คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยไคโร (Cairo University) กับทั้งคาร์สเทิน พุสช์ (Carsten Pusch) อาจารย์มหาวิทยาลัยเอเบอร์ฮาร์ดคาลส์ (Eberhard Karls University) ประเทศเยอรมนี อัลเบิร์ต ซิงก์ (Albert Zink) จากสถาบันมัมมี่และมนุษย์หิมะยูแรก (EURAC-Institute for Mummies and the Iceman) ประเทศอิตาลี และพอล กอสต์เนอร์ (Paul Gostner) จากโรงพยาบาลกลางบอลซาโน (General Hospital of Bolzano) ประเทศอิตาลี[34][35] ร่วมกันตรวจพระศพทุตอังค์อามุนโดยวิธีถ่ายภาพรังสีส่วนตัดอาศัยคอมพิวเตอร์ เชื่อว่า พระองค์มิได้สิ้นพระชนม์เพราะทรงถูกตีพระเศียร[26] นอกจากนี้ ในพระกายยังพบความบกพร่องแต่กำเนิดซึ่งมีมากในหมู่เด็กที่เกิดจากการร่วมประเวณีระหว่างญาติสนิท ญาติสนิทที่สมสู่กันจะส่งกรรมพันธุ์ที่เป็นอันตรายผ่านไปยังบุตร บุตรที่บิดามารดาเป็นญาติสนิทกันจึงมักมีความบกพร่องทางพันธุกรรมอย่างเห็นประจักษ์[36] อนึ่ง ที่เคยตรวจพบว่า พระตาลุโหว่นั้น ก็สันนิษฐานว่า เป็นผลมาจากความบกพร่องทางพันธุกรรมดังกล่าวด้วย[37] จึงมีการตรวจสอบต่อไปว่า ทุตอังค์อามุนทรงกำเนิดมาจากพระบิดาและพระมารดาที่เป็นพระญาติสนิทกันหรือไม่

ในปี 2008 คณะข้างต้นได้วิจัยกรรมพันธุ์ของทุตอังค์อามุนพร้อมด้วยสมาชิกพระราชวงศ์โดยอาศัยซากพระศพ พบว่า ตัวอย่างสารพันธุกรรมพิสูจน์ว่า พระบิดาของทุตอังค์อามุน คือ ฟาโรห์แอเคนาเท็น แต่พระมารดามิใช่พระมเหสีที่ปรากฏพระนามอยู่พระองค์ใดเลย กลับเป็น 1 ในพระกนิษฐภคินีทั้ง 5 ของแอเคนาเท็นเอง แต่ยังไม่อาจระบุให้ชัดว่า เป็นพระองค์ใด[36] ระบุได้แต่เพียงว่า พระศพของพระมารดาทุตอังค์อามุน คือ ซากหมายเลขเควี 35 วายแอล (KV35YL) ที่เรียกกันว่า "ท่านหญิงน้อย" อันเป็นซากที่พบเคียงพระศพพระนางทีเย (Tiye) ในสุสานหมายเลขเควี 35 (KV35) การตรวจสารพันธุกรรมพบว่า ท่านหญิงน้อยเป็นพระธิดาของฟาโรห์อาเมนโฮเทปที่ 3 (Amenhotep III) กับพระนางทีเย เช่นเดียวกับแอเคนาเท็น ฉะนั้น แอเคนาเท็นกับท่านหญิงน้อยจึงเป็นพระเชษฐาและภคินีกัน[25]

นิตยสาร เนชั่นแนล จีโอกราฟิก (National Geographic) ฉบับเดือนกันยายน 2010 ลงบทความว่า เนื่องจากทุตอังค์อามุนทรงกำเนิดมาจากการที่พระบิดาร่วมประเวณีกับพระญาติสนิท คือ พระกนิษฐภคินีของพระบิดาเอง ทุตอังค์อามุนจึงอาจทรงมีความบกพร่องทางพันธุกรรมซึ่งส่งผลให้สิ้นพระชนม์แต่ยังทรงพระเยาว์[26]

อย่างไรก็ดี ในการวิจัยครั้งนี้ ยังได้วิเคราะห์สารพันธุกรรมจากรอยนิ้วมือประกอบกลวิธีอื่น ๆ ผลลัพธ์เป็นการบอกล้างทฤษฎีที่ว่า ทุตอังค์อามุนประชวรพระอุระโต (gynecomastia), กลุ่มอาการทางรอยประสานกระดูกกะโหลก หรือกลุ่มอาการมาร์แฟน ตามที่เคยเสนอกันมาดังกล่าว แต่ปรากฏแน่ชัดว่า ในหมู่พระราชวงศ์ของทุตอังค์อามุนนั้นมีสภาพวิรูป (malformation) คือ โครงสร้างหรือรูปร่างทางกายผิดปรกติ นอกจากนี้ ชันสูตรพระศพทุตอังค์อามุนแล้วยังพบว่า มีพระโรคทางพยาธิวิทยาหลายประการ รวมถึงโรคโคเลอร์ชนิดที่ 2 (Köhler disease II) กระนั้น โรคเหล่านี้ใช่ว่าจะส่งผลถึงตายโดยลำพัง จึงมีการตรวจสอบต่อไป การตรวจสอบทางพันธุกรรมสำหรับสารพันธุกรรม STEVOR, AMA1 หรือ MSP1 ซึ่งมีไว้สำหรับวิเคราะห์หาปรสิต Plasmodium falciparum นั้นปรากฏว่า พระศพเจ้านาย 4 พระองค์ รวมถึงพระศพทุตอังค์อามุน มีสิ่งบ่งชี้ถึงเชื้อมาลาเรียในเขตร้อน ซึ่งเป็นมาลาเรียสายพันธุ์ที่รุนแรงที่สุด[38]

ซาฮี ฮาวัส (Zahi Hawass) นักโบราณคดีและประธานสภาโบราณคดีสูงสุดแห่งอียิปต์ (Egyptian Supreme Council of Antiquity) ซึ่งเข้าร่วมวิจัยด้วย แถลงว่า ผลการตรวจสารพันธุกรรมพบว่า ทุตอังค์อามุนประชวรมาลาเรียหลายครั้งในปลายพระชนม์ เป็นไปได้ที่ทุตอังค์อามุนจะทรงประสบความบกพร่องทางพันธุกรรมที่ทรงมีมาแต่กำเนิดอยู่แล้ว เมื่อประชวรมาลาเรีย หรือพระชงฆ์หักดังที่เคยสันนิษฐานกันอีก ก็อาจเป็นความร้ายแรงเกินกว่าที่พระกายจะรับได้[39][40]

นอกจากนี้ การตรวจทางแพทยศาสตร์อีกชุด 1 เมื่อปี 2013 พบว่า ทุตอังค์อามุนทรงมีความผิดปรกติทางพระกายหลายประการ คือ พระปิฐิกัณฐกัฐิโกงคดเล็กน้อย พระบาทแบน ไม่มีพระอัฐิในนิ้วพระบาทขวา และพระอัฐิฝ่าพระบาทซ้ายตาย ทั้งยังพบเช่นเดียวกับคณะวิจัยข้างต้นว่า ไม่ช้าไม่นานก่อนสิ้นพระชนม์นั้น ทุตอังค์อามุนประชวรมาลาเรีย พร้อมพระชงฆ์ขวาหัก[23]

อนึ่ง ปลายปี 2013 ดอกเตอร์คริส เนาวน์ตัน (Chris Naunton) นักวิทยาการอียิปต์และนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันแครนฟีลด์ (Cranfield Institute) ชันสูตรพระศพแบบเสมือนจริง (virtual autopsy) พบร่องรอยการบาดเจ็บ ณ ช่วงล่างพระกาย พนักงานสอบสวนด้านอุบัติเหตุรถยนต์จึงใช้คอมพิวเตอร์สร้างภาพจำลองอุบัติเหตุราชรถ เป็นเหตุให้ดอกเตอร์เนาวน์ตันสรุปว่า ทุตอังค์อามุนสิ้นพระชนม์เพราะราชรถชน (chariot crash) กล่าวคือ ขณะประทับนั่งด้วยพระชงฆ์ ทรงถูกราชรถกระแทกจนพระผาสุกะและพระอัฐิเชิงกรานแหลก[41][42]

นอกจากนี้ จากการประชุมปรึกษากับดอกเตอร์โรเบิร์ต คอนนอลลี (Robert Connolly) นักมานุษยวิทยา และดอกเตอร์แมททิว พอนติง (Matthew Ponting) นักโบราณคดีด้านนิติเวชศาสตร์ ประกอบกับการพิจารณาบันทึกของเฮาเวิร์ด คาร์เตอร์ ซึ่งระบุว่า พระศพถูกเผา ดอกเตอร์เนาวน์ตันเชื่อว่า พระศพทุตอังค์อามุนเกิดลุกไหม้ขณะอยู่ในหีบ ดอกเตอร์เนาวน์ตันสันนิษฐานว่า น้ำมันอาบศพ ก๊าซออกซิเจน และผ้าลินิน ก่อปฏิกิริยาทางเคมี ทำให้อากาศในหีบร้อนขึ้นกว่า 200 องศาเซลเซียส เขากล่าวว่า "แน่นอนว่า คงไม่มีคิดใครคาดคิดถึงการเผาไหม้และความเป็นไปได้ที่ว่า การทำมัมมี่อย่างลวก ๆ จะทำให้พระศพสันดาปขึ้นเองในเวลาไม่ช้าไม่นานหลังการฝัง"[41]