În 1987, Elena Ceauşescu l-a trimis pe Nicu la un congres internaţional cu temă ştiinţifică, scrie Libertatea, citată de Romania TV. La întoarcere, un savant american i-ar fi dat mezinului familiei Ceauşescu o sursă de uraniu destinată cercetării, închisă într-un recipient sigur. În urma mai multor investigaţii, reporterii de la Libertatea au ajuns la concluzia că Nicuşor, reîntors în România, nu şi-a putut stăpâni curiozitatea şi a deschis pachetul, expunându-se imediat radiaţiilor emise de sursă.
Mai mult decât atât, el ar fi umblat cu sursa de uraniu în buzunarul hainei câteva zile şi chiar ar fi scăpat-o pe jos în timpul unei vizite la reşedinţa familiei sale. Odată descoperită isprava sa, Nicu Ceauşescu nu a vrut să facă imediat controale medicale amănunţite, dar în următoarele luni a început să se simtă constant tot mai rău, lucru care nu se mai întâmplase până atunci. În plus, a slăbit foarte mult: la 4 ani de la presupusa sa neatenţie, Nicu Ceauşescu slăbise deja 25 de kilograme.
La 9 ani de la incident, pe 16 septembrie 1996, a fost internat la Spitalul Universitar cu diagnosticul de ciroză hepatică cronică. Pe 18 septembrie a fost dus la Viena, pentru o intervenţie chirurgicală, dar a murit pe 26 septembrie, la 45 de ani. A fost înmormântat 3 zile mai târziu şi a fost condus pe ultimul drum de mii de oameni.