I den danska studien undersöktes mer än 21 000 par som sökte IVF-behandling.
De fann att kvinnor som inte hade lyckats få barn hade fyra gånger större sannolikhet att dö i förtid än kvinnor som hade varit mödrar.
Kritiker betonar att risken för tidig död var låg - med bara 316 personer totalt dör under den 11 år långa studien.
Författarna till tidningen påpekar också att deras forskning tyder på en koppling mellan barnlöshet och för tidig död och inte en orsak. De skrev: "Med tanke på att association inte är samma sak som orsakssamband, tyder våra resultat på att dödligheten är högre hos barnlösa."
Forskarna baserade sina resultat på uppgifter från olika befolkningsregister i Danmark om födslar, dödsfall och IVF-förfaranden 1994–2005.
Under denna tid var 21.276 barnlösa par registrerade för IVF-behandling, 15.149 barn föddes och totalt 96 kvinnor och 220 män dog.
Fyra gånger mer troligt
Efter analys föreslog resultaten att ett barn skulle minska risken för tidig död, särskilt bland kvinnor.
Barnlösa kvinnor var fyra gånger mer benägna att dö tidigt på grund av cirkulationssjukdomar, cancer och olyckor än de med barn- och män var ungefär dubbelt så troliga.
Kritiker betonar att det är svårt att fastställa den bakomliggande orsaken till de resultat som ses.
Ingrid Collins, en konsultpsykolog, sade: " Detta är en mycket specifik situation för människor som försöker få barn - studiens resultat kan inte användas för att generalisera hela den allmänna befolkningen.
"Människor som har IVF tenderar att vara desperata efter ett barn, om de inte lyckas de kan vara deprimerad- det kan till och med vara denna snarare än barnlöshet som spelar en roll. Man kan bara gissa.
"Det är komplicerat och många faktorer spelar en roll i dödstalen - människor med djup andlig tro, att vara gifta, att ha en högre social klass - dessa kan alla hjälpa till att leva längre."
Andra påpekar att en familj psykologiskt kan hjälpa och stödja dem som dör.
Doktor Helen Nightingale, en klinisk psykolog, sade: " Att utan tvivel vara barnlös minskar din kamp för livet.
"Om du tar cancer som exempel - stödet av en familj, fokus på dina barn - dina barnbarn och önskan att se hur de kommer att visa sig driver din psykologiska motståndskraft för att överleva.
"Du slåss för dem, folk hänger på - det visar kraften i relationer."
Ofrivillig barnlöshet kan öka sannolikheten för tidig död, Journal of Epidemiology och Community Health rapporter.