2015年1月10日在昏迷后送往港岛东的东区医院抢救。大批传媒在医院及其位于香港岛南大潭红山半岛的住所守候，等待确认有关其病情的消息。同年1月13日下午，司马燕的家人发通告，证实她于睡梦中死亡，享年51岁。其夫吴忠义打算低调办丧，并将她的遗体带往加拿大温哥华安葬。同日，无线电视企业传讯部宣传科副总监曾醒明表示对司马燕的离开深表惋惜，为作悼念，无线电视由2015年1月14日至17日推出多个特备节目：2013年5月29日《今日VIP》的访问、《花月佳期》以及《霓虹姊妹花》。