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據事後各方提供材料證明，巴玉藻自柏林返抵上海時，面部即呈浮腫，口中常產生奇怪的白沫，但自我感覺無明顯異常，他沒有把這看成是中毒的徵兆。返抵馬尾後，開始病發，全身感到疼痛，請醫師為他按摩、服藥均無效，病情漸漸加重。只好入馬尾美國方濟霖醫師醫院，又被誤診為 [[ 腸炎 ]] 。因他感覺頭痛，用戴冰帽的辦法處治仍然無效。又改請福州各位名醫，反複診看，都難以確定病因。

最後，從 [[ 上海 ]] 請來[[法國]]名醫，才確診為腦部中毒。因病重醫治無效，巴玉藻病情迅速惡化，極力搶救無效於1929年6月30日正午與世長辭，時年37歲，他一生爲中國設計製造了六種型號共14架飛機，是把自己一生獻給了中國航空事業。<ref>{{Cite Web|url= https://new.qq.com/omn/20210621/20210621A06F5500.html|title=民國海軍疑案：航空專家巴玉藻隻身參加展覽會，回國腦部中毒身亡|website=騰訊網|accessdate=2022-07-03}}</ref>

但至今，巴玉藻之中毒死是否遭暗殺？ 就成為民國時期海軍一大疑案。當時巴玉藻是當時世界優秀的航空專家之一，早在他 [[ 歐洲 ]] 留學期間就成為英美航空界爭奪的對象。

但巴玉藻在臨死前曾向他的夫人談到，他從 [[ 柏林 ]] 返國途中，不論在船上、餐廳或其它公共場所，總有一位外國女人跟隨在他身後左右。當時，他只以為此女人與自己同路，或因為外國女人對自己好奇，沒有留心到其他。到巴玉藻重病纏身，意識到有人毒害自己的時候，向夫人交代了這一情況，當時還將途中留下的照片中那個女人的形象進行了指認。可惜，這張寶貴的照片在偵查中不知何故“丟失”。