Yıldırım Bâyezid esir düştükten kısa bir müddet sonra Akşehir’de öldü. Nasıl öldüğü meselesi tartışmalı konulardandır. Özellikle Fuad Köprülü ve Mükrimin Halil Yinanç arasında Yıldırım’ın nasıl öldüğü meselesi hararetle tartışılmıştır. Bunun sebebi de yukarıda anlattığımız demir kafes meselesinde olduğu gibi devrin Timurlu, Osmanlı ve Arap tarihçilerinin farklı bilgiler vermeleridir. Timurlu tarihçiler, Yıldırım’ın ölümü meselesinde sessiz kalırlar. Köprülü, onların padişahın intiharı meselesi hakkında bilgi vermemelerini Yıldırım’ın, Timur tarafından rencide edilmesini belirtmek istememelerinden kaynaklandığını söyler. Bazı Osmanlı tarihçileri ile Çelebi Mehmed’in himayesini görmüş olan Arap tarihçi İbn Arabşah da, I.Bâyezid’in eceliyle öldüğünü yazmaktadır. Bunlar da, padişahı intihar gibi İslâmiyet’te yasaklanan bir işi yapmış olarak göstermek istememişlerdir. Bu konulardan bahsederken, savaşta ve esareti sırasında Yıldırım’ın yanında bulunmuş bir askerin anlattıklarını kullanan Aşıkpaşazâde, padişahın yü-züğündeki zehiri içerek intihar ettiğini açıkça yazmaktadır. Ayrıca başka Osmanlı tarihleri ile bir kısım Arap ve Bizans tarihlerinde de Yıldırım’ın intihar ettiği belirtilmektedir. Konu üzerinde geniş bir araştırma yapan Fuad Köprülü’nün vardığı sonuç da, Yıldırım Bâyezid’in ölümünün intihar neticesinde olduğudur.