Volgens onbevestigde berichten werd hij in de Libische stad Sirte door een sluipschutter van terreurbeweging IS neergeschoten en is hij aan zijn verwondingen overleden.

Minister Bert Koenders van Buitenlandse Zaken is aangedaan: „Oerlemans is een journalist die doorging waar anderen stopten. Gedreven om het nieuws in beeld te brengen, juist in de brandhaarden van de wereld. Dat hij hiervoor nu de allerhoogste prijs betaalt, is diep triest.”

Algemeen secretaris Thomas Bruning van de Nederlandse Vereniging van Journalisten (NVJ) noemt het overlijden van Oerlemans een slag voor de Nederlandse journalistiek. „Diep- en diep triest dat Oerlemans het leven heeft moeten laten, terwijl hij zo belangrijk werk deed.”

In juli 2012 werd Oerlemans ontvoerd in Syrië. Samen met een Britse fotograaf werd hij toen een week vastgehouden.