分在东京都文京区顺天堂医院病逝，享年77岁。当天晚上，弟弟津川提及兄长的情况时，说「虽然染上肺炎产生的併发症，但昨天还很有精神」，不过隔天身体状况却突然急转直下。与长门私交长达60年的朋友浅丘ルリ子也赶来与津川一同接受媒体採访。葬仪及告别式于同年5月24日在东京都港区的善福寺举办，并由黒柳彻子及奥田瑛二致悼念词。死后法名为「极艺院释净晃」（ごくげいいんしゃくじょうこう）。长门最后的电影作品是于2010年10月9日上映的《蓝蓝的天空》，电视连续剧的遗作则是在过世约2个月前的2011年3月26日在NHK