晩年の山口洋子は、体調を崩しがちになりながらも著作活動や社会への発信を続けていました。長年にわたり銀座と芸能界の第一線を走り抜けた疲労もあり、晩年は静かな環境で療養生活を送っていたと伝えられています。
2014年9月6日、呼吸不全(心不全)のため東京都内の病院で静かに息を引き取りました。享年77。希代のヒットメーカーの突然の訃報は列島に大きな衝撃を与え、五木ひろしをはじめとする多くの音楽関係者や文化人がその死を深く悼みました。彼女が残した名曲や文学作品は、時代が令和へと移り変わった現在も、昭和レトロブームやシティポップ再評価の流れの中で新たなリスナーを魅了し続けています。