ב-20 באוגוסט 2020 אושפז נבלני במצב קשה לאחר שהורעל בגז עצבים במהלך טיסה מטומסק למוסקבה. הוא פונה רפואית לברלין ושוחרר ב-22 בספטמבר.&lt;ref name="reuters-02/09/20"&gt;&lt;/ref&gt; עובדת השימוש בגז העצבים נוביצ'וק אושר על ידי הארגון למניעת הפצת נשק כימי (OPCW). אף על פי שהקרמלין הכחיש מעורבות בהרעלתו, האיחוד האירופי ובריטניה הגיבו בהטלת סנקציות על שישה בכירים רוסים ומרכז כימי ממשלתי. נבאלני האשים את הנשיא ולדימיר פוטין באחריות להרעלתו. חקירה של Bellingcat ו-The Insider טענה למעורבות של סוכני הביטחון הפדרלי בהרעלה.