包括美、英、俄在内的多国要求利比亚执政当局应该重新以“公开及透明的方式”，调查并公布卡扎菲的确切死因。
10月24日，过渡委主席贾利勒回应说，死因调查委员会已经成立并开始工作。
此前，过渡委表示，没有下达杀死卡扎菲的命令。但一名没有公开姓名的官员告诉路透社记者，“士兵们活捉了卡扎菲，痛打并杀死了他。这就是战争。”
死无葬身之地？
死后，卡扎菲的尸体被存放在米苏拉塔一家肉铺的冷藏室内，儿子穆塔西姆的尸体随后也被带到这里，并排摆放在一张垫子上。从照片上可以看到，卡扎菲上身裸露，胸部和太阳穴附近有明显枪伤，手臂和头发有伤痕和血迹。
就在肉铺门外，利比亚民众排起长队等着参观尸体。美国《时代》周刊的记者采访了一个十几岁的孩子，他说，“我就是想来看一看那个‘卷毛头’。”
就这样，卡扎菲从一个叱咤风云的领袖变成了孩童随口说的“卷毛头”。
“我心里好像总憋着什么东西，必须发泄出来，就想看到他。”另有一中年男子对记者说，他手里摆弄着能拍照的手机。
多家媒体记者也排队“参观”尸体，据他们描述，“参观队伍长得不见首尾。每次放15个人进入冷库所在的院子，其中4个人进冷库，停留时间不能超过1分钟。”后来，卡扎菲的尸体被盖上有黑白花纹的毯子，肩膀裸露；穆塔西姆的尸体也被红黄条纹的毯子裹住了。
按照伊斯兰教习俗，死者遗体应在死亡后24小时之内下葬。
来自执政当局的消息说，查清死因后将对卡扎菲实行海葬，因为他们担心，如果公开将卡扎菲土葬，支持者会将其墓地变成朝圣地，仇恨他的人则会不断来破坏。
也有消息说，遗体将被他的部落接收，秘密下葬。据路透社报道，流亡中的卡扎菲家人借助叙利亚一家支持卡扎菲的电视台发表声明，“请求联合国、伊斯兰会议组织和大赦国际向过渡委施压，把尸体交给我们在苏尔特的部族。”
贾布里勒10月20日在的黎波里表示，国际刑事法院已经同意安葬卡扎菲的尸体，下葬地点保密，可能是境内，也可能是境外。三天后，贾布里勒的顾问向媒体透露，执政当局考虑把尸体交给卡扎菲的远房亲戚，由他们决定下葬地点。
就在同一天，过渡委米苏拉塔军事委员会发言人突然告诉法新社记者：当天上午他们完成了验尸工作，“我们原本没打算验尸，但的黎波里方面要求这样做。”参与验尸的医生占达尼说，多名法医“忙碌了一个晚上，总算干完了”。
稍后，贾布里勒在约旦宣布，验尸结果显示卡扎菲被捕后死于交火，“也可能是被他自己的士兵射死的。”而占达尼说，验尸报告尚未完成，“我们能确定他是死于交火还是处决，但验尸结果须经检察长批准才能公布。”
支持卡扎菲的网站“7天新闻”则报道称，卡扎菲10月17日已写下一份书面遗嘱，交给3名男子。网站援引未经核实的内容称，卡扎菲要求死后按照伊斯兰习俗，葬在苏尔特一处墓地，埋在家族成员墓旁。他希望执政者善待他的家人，尤其是妇女和儿童。
“葬礼还要推迟几天进行，卡扎菲的尸体再冷冻几天吧，以确定所有人都知道他的死讯。人民也需要看一看卡扎菲的尸体。” 过渡委执行委员会石油和财政部长阿里·塔古尼在10月22日这样说。
但两天后，卡扎菲尸体“参观活动”突然被叫停。
在北京时间10月25日上午截稿之时，从利比亚传来消息：利比亚全国过渡委员会已将卡扎菲的遗体埋葬在一处秘密地点。