Cem Sultan’ın bir hastalıktan mı, yoksa zehirlenerek mi öldüğü hala tartışılan bir konudur. Fakat bazı tarih kitaplarında yazıldığı gibi İstanbul’dan gönderilen Kapıcıbaşı Mustafa Ağa tarafından zehirli bir ustura ile traş edilerek zehirlendiği yolundaki iddianın hiçbir dayanağı yoktur.
Genel kanaat, Cem’in Fransa Kralı’na teslim edilmeden önce Borgialar tarafından ağır ağır tesir eden bir zehir ile zehirlendiğidir. Cem Sultan'ın cesedi dahi rahat edememiş, birçok devletin çekişmesine sebep olmuştur. Cenazesi, namazı Celal ve Sinan beyler ile birkaç sadık adamı tarafından kılındıktan 86 gün sonra Gaeta’ya götürülmüştü. Fransa, Papalık, Napoli ve Osmanlı İmparatorluğu arasında iki
yıldan fazla süren çekişmeden sonra Lecce’ye nakledildi, orada bir süre bekletildikten sonra 1499’da Napoli Kralı tarafından Osmanlı İmparatorluğu’na gönderildi. Cem Sultan’ın cenazesi Bursa’da Muradiye Camii haziresindeki Mustafa-yı Atik türbesine gömüldü. Ancak şehzadenin talihsizliği mezarda da devam etmiş, 1855 Bursa depreminde sandukası kaybolmuştur.