有关成吉思汗死亡的情形，其实有不同的版本，以上只不过是大多数史学家们所认可的其中一种而已。由于在战时状态主帅死亡，蒙古军队为了战争的胜利和其他的原因采取了封锁一切消息的措施，因此，成吉思汗的死因充满了种种谜团。一般史学界比较公认的说法是：成吉思汗于1227年率军攻打西夏的途中患病身亡。
《元朝秘史》书影但蒙古国至今有一种流传很广的说法：成吉思汗死于西夏国王的娇妻之手，这位美丽的少妇与66岁的成吉思汗度过了仅有的一晚。征服者在用另一种方式征服别人的过程中，别人却用意想不到的方法进行了反抗。虽然这段故事从未公开被书写过。
成吉思汗的一生充满传奇色彩，他是集“魔王、苍狼”于一身的人物，刀光剑影，金戈铁马，可以说征服了一切敌人，但却无法征服时间，征服死亡。他仅活了66个年头。关于他去世的经过，以官方史书《蒙古秘史》(也称《元朝秘史》)的记载为最早。《蒙古秘史》这部书，本来是用蒙古文写成的，但现在原文早已失传，只留下明朝初年的汉文译本。
据《秘史》记载，在出征西夏前一年，成吉思汗的身体状况已经出现问题。一次打猎时，他从马背上摔下受伤，并发起高烧。当时进攻西夏的计划已定，因成吉思汗身体不适，考虑退兵。但在使臣交涉过程中，西夏大臣阿合敢不出言不逊，说：“……今蒙古若欲战，则我有贺兰山之营地，有褐子之帐房，有骆驼之驮物，可趋贺兰山来会我们，在彼战之，一决雌雄。若蒙古人需黄金、白银、缎匹及其他财物，可来宁夏和凉州取之。”
这一番话使成吉思汗咆哮大怒，说：“他说如此大话，咱如何可回？虽死呵，也去问他。长生天知者！”于是抱病出征。最终虽然灭亡了西夏，而成吉思汗也死在军营里。一般认为，他是病重致死。
但13世纪40年代出使蒙古的罗马教廷使节普兰诺·加宾尼说成吉思汗是被雷电击中身亡的。半个世纪后来到东方的意大利旅行家马可·波罗则说他是在攻城时中箭而死的。最离奇的一个说法见于清朝成书的《蒙古源流》，称成吉思汗俘虏了美丽的西夏王妃古尔伯勒津郭斡哈屯，这位王妃在侍寝时刺伤成吉思汗，然后投黄河自尽，成吉思汗也伤重不治。这种说法倒也和至今流传在蒙古国的说法比较一致。