क्लिओपात्राचा मृत्यू कशामुळे झाला याचे गूढ अजूनही कायम आहे. मात्र तिने स्वतःच सर्पदंश करून घेऊन आत्महत्या केली असे मानले जाते. क्लिओपात्राचा समकालीन ग्रीक इतिहासकार स्ट्राबो याने आपल्या जिओग्राफीका या पुस्तकातही असाच उल्लेख केलेला आहे. यात तो म्हणतो एक तर क्लिओपात्राने विषारी द्रव्य सेवन केल्याने तिचा मृत्य झाला अथवा तिने स्वतःच्या वक्षावर सर्पदंश करवून घेतला. हा उपलब्ध स्रोत सर्वात जुना असून व क्लिओपात्राच्या मृत्यूसमयी स्ट्राबो अलेक्झांड्रिीयातच असल्याने हा स्त्रोत ग्राह्य मानला जातो. या घटनेनंतर साठ वर्षांनी मार्क्स व्हेलिअस पॅटरक्यूलस या रोमन इतिहासकाराने कॉम्पेटीशन ऑफ रोमन हिस्ट्री या ग्रंथात व या घटनेच्या १५० वर्षानंतर फ्लोरस या रोमन इतिहासकारानेच लिहिलेल्या एपिटोम ऑफ रोमन हिस्ट्री या ग्रंथातही क्लिओपात्राने सर्पदंश करवून घेऊन आत्महत्या केल्याचे उल्लेख आहेत.
क्लिओपात्राच्या मृत्यूनंतर १३० वर्षांनी ग्रीक इतिहासकार प्लुटार्क आपल्या लाईफ ऑफ अँटोनी मध्ये म्हणतो की, ऑक्टोव्हिअन क्लिओपात्राला शोधण्यात यशस्वी झाला होता आणि त्याने आपल्या सैनिकांना क्लिओपात्राला आत्महत्या करण्यापासून बाजूला करण्याचे आदेशही दिले होते कारण रोमला परत गेल्यावर होणार्‍या विजयी मिरवणूकीत नेऊन त्याला क्लिओपात्राला अपमानित करायचे होते. पण ज्यावेळेस सैनिक तिच्यापर्यंत गेले त्यावेळी क्लिओपात्रा मरून पडली होती व तिच्याजवळ तिच्या दोन दासी आणि अंजीराच्या टोपलीत एक सर्प होता.
शेक्सपिअरनेही आपल्या अँटोनी ॲन्ड किलओपात्रा या नाटकात क्लिओपात्राच्या मृत्यूची हीच प्रतिमा कायम ठेवली आहे.
अलीकडच्या काळात इ.स. २०१० मध्ये जर्मन इतिहासकार ख्रिस्तोफर शाफर याने म्हटले आहे की, क्लिओपात्राचा मृत्यू सर्पदंशाने न होता तो विषारी द्रव्याच्या सेवनाने झालेला आहे. यासाठी त्याने अनेक ऐतिहासिक पुराव्यांची व विषतज्‍ज्ञांची मदत घेतली. तो म्हणतो ज्या सर्पाच्या दंशाने क्लिओपात्राचा मृत्यू झाला असे म्हटले जाते त्या सर्पाच्या (इजिप्शिअन कोब्रा) दंशाने झटपट आणि विनावेदना मृत्यू येऊ शकत नाही. या सर्पाच्या दंशाने मृ्त्यू येण्यापूर्वी हळूहळू शरीराचे एकक अवयव सुरुवातीला डोळ्यापासून निकामी होऊ लागतात. शाफर आणि विषतज्‍ज्ञ डायट्रीच मेब्स यांनी क्लिओपात्राचा मृत्यू हेमलॉक, वोल्फ्सबेन आणि ओपिअम या विषारी द्रव्याच्या सेवनाने झाल्याचे म्हटले आहे
