甘露寺蜜璃の直接的な死因は、「無惨の攻撃による複合的な致命傷と大量失血」です。作中における損傷度合いと戦闘描写を精査すると、以下の要因が複合して死に至ったことが分かります。
第197話から第199話にかけて、蜜璃は無惨の放つ衝撃波や触手の刃を至近距離で受け、顔面（左耳付近）を削がれ、左腕を根本から欠損する重傷を負いました。さらに、無惨の血に含まれる細胞破壊毒の侵食と、常人の8倍とされる強靭な筋肉組織すら耐えきれないレベルの内臓破裂・大動脈損傷が重なっています。
第200話において、駆けつけた伊黒小芭内の腕の中で蜜璃は「全然体が痛くないの、もうすぐ私死ぬみたい」と呟きます。これは激痛すら感じなくなるほど神経機能と血圧が低下した、医学的にも末期のショック状態に陥っていたことを如実に示しています。
