José Fernando morreu em 6 de fevereiro de 1699 aos seis anos de idade, deixando a sucessão espanhola incerto novamente. Sua morte foi repentina, José Fernando sendo agarrado com convulsões, vômitos e prolongada perda de consciência. Ele foi rumorado para ter sido envenenado, mas nada foi provado. Está enterrado em Bruxelas. Com ele terminou a linha do casamento de Felipe IV de Espanha e sua segunda esposa e sobrinha Maria Ana de Áustria.