女前往伊势参拜；而在678年时十市皇女再次要前往伊势时，突然发病而猝逝于宫中，之后葬于赤穗（位于今天的奈良县）。由于十市皇女当时最多不会超过三十岁，还很年轻，而且发病身亡的情形非常突然，因此有人认为她是自杀身亡的。皇女过世后，她的异母弟弟高市皇子做了三首和歌悼念她，由这三首和歌可看出高市皇子与十市皇女感情深厚，也有人因此推断高市皇子与十市皇女之间可能有恋爱的关系。