Nach einem Sturz Ende 2008 in seinem Haus in London verschlechterte sich Attenboroughs gesundheitliche Verfassung zunehmend. Er starb im August 2014, wenige Tage vor seinem 91. Geburtstag, in London. Er hinterließ seine Ehefrau, die Schauspielerin Sheila Sim (1922–2016). Sie hatten 1945 geheiratet und drei gemeinsame Kinder: Michael, Charlotte und Jane. Gemeinsam mit seiner Frau stand Attenborough als Sergeant Trotter in den ersten Londoner Aufführungen von Agatha Christies "Die Mausefalle" auf der Bühne. Der gemeinsame Sohn Michael Attenborough ist Theaterregisseur und war von 2002 bis 2013 Leiter des Londoner Almeida Theatre. Er ist mit der Schauspielerin Karen Lewis verheiratet und Vater zweier Söhne. Tochter Charlotte ist ebenfalls Schauspielerin. Jane (* 1955) kam bei dem Tsunami in Südasien 2004 gemeinsam mit ihrer Schwiegermutter und ihrer 1989 geborenen Tochter Lucy ums Leben. Ihre anderen beiden Kinder, der Schauspieler Samuel Holland und eine weitere Enkeltochter Richard Attenboroughs überlebten das Unglück.