就医，病情并没有外界传得那么严重。2012年9月12日下午2点54分，陶大伟因肺癌引发的多重器官衰竭，病逝于台大医院，享寿70岁。2012年9月14日，陶喆透过经纪公司发出陶大伟追思会邀请函，追思会时间为2012年9月21日上午10点，地点为台北市文山区灵粮山庄。2012年9月15日上午，陶大伟家属在台北市第二殡仪馆以基督教祝祷仪式举行简单家祭后，火化陶大伟遗体。2012年9月21日上午10点至下午1点，陶大伟家属在台北市文山区灵粮山庄举行陶大伟追思会，追思会在亲友合唱〈朋友歌〉中结束。资深演员王羽