陈家诺的癌病于2016年3月复发，病况于2017年中转差。他于同年6月最后一次在国会发言，唿吁议员摒弃「罐头论点」并用心聆听他人观点，又劝吁国民珍重民主制度。陈家诺于同年9月14日去世，终年50岁。
个人生活.陈家诺与妻子叶嘉丽育有三名儿子。他去世后所悬空的国会议席于2017年12月举行补选，由代表自由党的叶嘉丽胜出。