79-åringen dog på Ashworth Hospital, en säker psykiatrisk enhet i Merseyside där han hade hållits häktad sedan 1985.
Brady, som fängslades 1966, begravde fyra av sina offer i gravar på Saddleworth Moor i Greater Manchester.
Ett offers bror sa att Bradys död inte skulle göra slut på deras "nattmor".
En talesman för Mersey Care NHS-stiftelsen sa att Brady hade dött kl. 18.03 på måndagen.
Brady, som föddes i Glasgow men senare flyttade till Manchester, fängslades i Chester Assizes för 51 år sedan för morden på John Kilbride, 12 år, Lesley Ann Downey, 10 år och Edward Evans, 17 år.
År 1985 erkände han också morden på Pauline Reade, 16 år, och Keith Bennett, som var 12 år.
Barnen hade kidnappats av Brady och hans älskare Hindley, som dog i fängelse 2002, mellan 1963 och 1965.
Brady avslöjade aldrig var Keiths kvarlevor begravdes. Pojkens mor Winnie Johnson, som dog 2012, hade upprepade gånger vädjat om att Brady skulle göra det.
Brady och Hindley greps när hennes svåger David Smith, som var en småbrottsling, ringde polisen efter att ha sett Brady misshandla och strypa Edward Evans.
Officerarna fångade Brady och Hindley hemma och hämtade Edwards kropp från sovrummet, tillsammans med Bradys bibliotek med volymer om perversion och sadism.
Martin Bottomley, chef för större Manchesterpolisens kalla fallenhet, sa att polisen aldrig skulle ge upp sökandet efter Keith och Bradys död gjorde "inte ändra det".
Han sade: " Vårt mål, som det alltid har varit, är att finna var Keith begravs och ge avstängning åt sina överlevande familjemedlemmar så att de kan ge Keith den ordentliga begravning de så desperat vill ha.
"Vi letar inte aktivt efter Saddleworth Moor, vi kommer att agera på trovärdig och handlingskraftig information som kommer att hjälpa oss att leda oss till honom."
Bradys advokat Robin Makin berättade för BBC Radio 4's Today program att han var med sin klient på sjukhus mindre än två timmar före sin död.
"Jag fick ett samtal som han ville träffa mig - han var uppenbarligen väl medveten om att hans död var nära förestående," sade han.
Han beskrev mötet som "en rörande situation", där paret diskuterade Bradys juridiska angelägenheter och begravningsarrangemang.
Han sa att kvarlevorna av Keith Bennett inte kom upp i samtal.
"Jag skulle bli mycket förvånad om han verkligen hade information som var användbar.
"Han gick till morerna för länge sedan och jag misstänker att om det hade funnits information för honom som han kunde ha tillhandahållit, skulle han ha tillhandahållit den då."
Han beskrev bevakningen av jakten på Keiths kropp som en "frenzy", sade han: "Jag skulle verkligen hoppas att kvarlevorna kan hittas, men tyvärr har jag inte fått någon information som kommer att hjälpa."
Keiths bror Alan driver en hemsida, Söker efter Keith, i ett pågående försök att hitta hans kropp.
John Kilbrides bror Terry sade till tidningen Sun: " Det har varit många år av ångest och smärta för oss och offrens familjer.
"Han är död, men vi måste leva med mardrömmen han lämnade kvar."
På tal om fallet med offret Lesley Ann Downey berättade före detta polisman Norman Brennan om den "grief och pina" han hade sett i ansiktet på hennes mor och far.
Polisen hittade fotografier av den nakna 10-åringen, tillsammans med bandinspelningar av hennes sista ögonblick som vädjade för sitt liv som hon blev brutalt misshandlad.
Mr Brennan berättade för BBC Two's Newsnight: "Att veta att din dotter var förlorad, ensam och mördad och sedan faktiskt hennes död spelades in, sorgen kan aldrig någonsin etsas ner från ditt sinne.
"Dessa två individer, Myra Hindley och Ian Brady, de förstörde inte bara fem små barns liv.
"De falska förhoppningarna att de gav familjerna i över 50 år förstörde alla familjer också, även än i dag."
Brady hade varit med om på varandra följande hungerstrejker sedan 1999 och argumenterat för att han borde få dö, men hade tvångsmatats eftersom han ansågs psykiskt sjuk.
Han kämpade i flera år för att flyttas från Ashworth till ett skotskt fängelse där han inte skulle tvångsmatas och skulle få dö om han ville.
Mersey Care Trust kunde inte bekräfta orsaken till Bradys död, men sa att han hade fått syre ett tag.
Brady hittades inte död i sitt rum, sade dess talesman, men han kunde inte bekräfta om någon var med honom när han dog, och han tillade: " Mycket möjligt. Jag vet inte."
Mordmördaren Ian Brady, som torterade och dödade fem barn med Myra Hindley i brott som chockade nationen, har dött.