یکی از اولین کسانی که از شهادت مرحوم حاج مصطفی مطلع شد سید محمود دعایی بود. او اتفاقات شب و روز شهادت سید مصطفی خمینی را چنین شرح می‌دهد؛
آن روز صبح، من برای تهیه نان بیرون رفته بـودم. هـنـوز آفـتاب نزده بود، دیدم، ننه صغری که بسیار مورد احـتـرام ما بود؛ فریاد می‌کشد و پای برهنه می‌دود و به سرش می‌زنـد. من از دیدن این صحنه بسیار متأثر شدم. پیرزن می‌گفت: خاک بر سرم شد، آقا بدو. من فوق‌العاده وحشت‌زده شدم و به ذهنم چیز دیگری آمد. گفتم؛ چی شده؟ گفت: آقا مصطفی مریض است. سراسیمه رفتم دیدم که آن مرحوم پشت سجاده‌شان دراز کشیده‌اند.
ابتدا بسیار تلاش کردم با پزشکان بیمارستان نجف تماس بگیرم ولی ایـن توفیق را نداشتم، بلافاصله خود را به بیمارستان رساندم، آن‌هـا آن‌قـدر آمـادگی نداشتند که یک آمبولانس بفرستند، این لحظات بـرای مـن بـسـیـار سخت می‌گذشت. آن‌جا تصمیم گرفتم این خبر را بـدون ایـن کـه ایجاد وحشت و نگرانی کند به منزل امام برسانم ـ ایـن‌طـور خبرها را باید خیلی حساب‌شده و به اصطلاح با ظرافت به بـسـتگان رساند ـ طلبه‌ای آن‌جا بود، به او گفتم: به منزل امام مـی‌روی و فـقـط احمدآقا را خبر می‌کنی و می‌گویی خیلی فوری به مـنزل اخوی سر بزند. آن طلبه هم رفت و احمد آقا را صدا زد و ما مـوفـق شـدیم با یک تاکسی که به زحمت می‌توانست به کوچه بیاید، ایـشـان را بـه بـیمارستانی منتقل کنیم. متاسفانه در بیمارستان پـزشـک کشیک پس از معاینات اولیه تشخیص داد ایشان از دنیا رفته‌اند.

بـا عـلائـمی که روی پوست بدن وجود داشت، مشخص بود که مرگ طبیعی نـبـوده است و ناشی از مسمومیت می‌باشد. در خارج از بیمارستانی که حاج آقا مصطفی(ره) را به آن‌جا انتقال دادیم، یک ماشین نمره تـهـران بـود کـه پس از شنیدن خبر مرگ ایشان به طرف بغداد حرکت کرد. در همان لـحـظـات اولیه که امام از مرگ فرزند آگاه شده بودند.

بعد از خبر شهادت ایشان امام در پیامی کوتاه، چنین نوشت:

انا لله و انا الیه راجعون
در روز یکشنبه نهم ذی القعدة الحرام 1397 مصطفی خمینی، نور بصرم و مـهـجـه قـلبم دار فانی را وداع کرد و به جوار رحمت حق تعالی رهسپار شد.
اللهم ارحمه واغفر له واسکنه الجنة بحق اولیائک الطاهرین علیهم الصلوة والسلام

نـماز را آیت‌الله خوئی بر بدن شهید حاج آقا مصطفی خمینی اقامه کـرد و پـس از تشییع مفصل و باشکوه که بسیاری از ایرانی‌ها نیز شـرکـت داشـتند، پیکر مطهرش را در حرم امام علی(ع) در کنار قبر آیت‌الله کمپانی اصفهانی به خاک سپردند.

                                                     *****
در سالروز درگذشت مرحوم حاج آقا مصطفی، وقتی همسر امام، که در کنار امام نشسته و تلویزیون نگاه ‌می‌کردند به ‌امام گفتند: آقا، امسال هم رادیو، تلویزیون برای آقا مصطفی کاری نکرد، امام پس از شنیدن این مطلب، عبارتی به ‌این مضمون به همسرشان فرموده بودند که خانم، به ‌این چیزها کاری نداشته باشید، دعا کنید جایشان در آن عالم خوب باشد.همچنین همسر امام تعریف کرده‌اند که ‌امام پس از درگذشت فرزندشان، نیمی از ثواب اعمال مستحبّی‌شان را به ‌ایشان هدیه کرده‌اند که ‌این امر، نشانگر اوج محبت و لطف حضرت امام نسبت به فرزند مجتهدی است که در اعلامیه آبان سال 56 خود در این زمینه ‌ایشان را امید آینده اسلام معرفی کرده بودند.
عجیب‌تر از این، برخورد حضرت امام با خبر مرگ فرزند برومندشان است که وقتی اعضای دفتر با کنایه به ‌ایشان ‌می‌گویند: حال حاج آقا مصطفی خوب نیست و باید به بیمارستان برده شوند، با فراستی که داشتند، فرمودند: اگر مصطفی مرده است، به من بگویید و بعد صدای گریه مرحوم حاج احمد آقا همه چیز را برای ایشان روشن کرده بود.
اصحاب امام که در این لحظه سخت در کنار امام بوده‌اند، از شکوه صبر و عظمت حلم امام پس از این مسئله خبر ‌می‌دهند که به رغم آن همه علاقه که به فرزند خود داشتند، در حالی که به زمین خیره شده بودند، انگشتان دست راستشان را به هم چسبانده و به زمین قرارداده و تنها سه بار فرمودند: «انالله و انا الیه راجعون». و تنها جمله‌ای که از ایشان شنیده شد، این عبارت بود که ‌امید داشتم مصطفی به درد اسلام بخورد و اضافه کرده بودند، سعی کنید مستحبات را نسبت به دفن ایشان انجام دهید.                                                       شادی روح پرفتوح حضرت امام خمینی(رحمه الله علیه) و فرزند گرامیشان 5 صلوات