Mens han var på sykehus, gjennomgikk Megrahi omfattende cellegiftbehandling. Megrahi ble utskrevet fra sykehuset den 2. november 2009 og han bosatte seg i Tripoli, en villa angivelig bygd eller kjøpt for ham, kort tid før løslatelsen, av den libyske regjeringen. Under politibeskyttelse gjenopptok Megrahi kjemoterapi. Han gjennomførte regelmessige besøk til sykehus for å få intensiv behandling. Den 26. juli 2011 opptrådte Megrahi på libysk statlig fjernsyn for å støtte Gaddafi. Megrahi så ut til å være skrøpelig, og satt i rullestol under hele denne opptreden.