2016年6月30日、環境省は原発事故後の福島県内の汚染土について、再利用するとの基本方針を正式決定、発表した。再利用する汚染土は放射性物質の濃度が8000ベクレル/キログラム以下に下がったものとされ、道路整備などで利用されるという。
2015年、宇宙線ミュー粒子を利用して原子炉内部を透視した結果、1号機の核燃料はほぼ全量が熔融落下していることが分かった。核燃料は圧力容器の底から格納容器へ漏れ出たとみられる。また2号機では7割以上が熔融落下していることが分かり、2016年7月、落下した燃料の大部分が圧力容器の底に残っているとみられると分かった。また2014年の東電の解析によると、3号機では核燃料の大部分が圧力容器の底を突き破って格納容器へ落下したとみられる。2011年5月24日に、東京電力は、計測された圧力データを基に、1号機は圧力容器の外側にある格納容器に直径7 cm相当の穴が1箇所、2号機では格納容器に直径10 cm相当の穴が2箇所開いていると見ていることを発表した。これは事故が炉心溶融だけでなく、さらに進んだ炉心溶融貫通（メルトスルー）に至っている可能性を示唆している。東京電力の5月26日の発表では、崩壊熱は5月20日時点で1〜3号機でそれぞれ1000 kW〜2000 kW、地震から半年後時点で1000 kW前後としている。いずれにしてもウラン燃料が被覆管を溶融し、圧力容器、格納容器、そして配管の破れや2号機圧力抑制プールの破れから、放射性物質として外部環境に漏れ続けている。3号機の炉心にはプルサーマル利用としてMOX燃料が使われ、ウランのほかにプルトニウムが含まれているので、特に大気、海水および地下水への漏洩が心配されている。2019年2月13日、東京電力は、福島第１原発２号機で、ロボットを使って溶け落ちた核燃料（デブリ）とみられる堆積物の硬さなどを確認する調査を行った。炉心溶融（メルトダウン）を起こした１～３号機でのデブリの接触調査は初めて。調査結果を取り出し作業の計画の検討に役立てる方針で、サンプルの採取は2020年度の後半に計画している。本格的な取り出し作業は2022年から始める予定。
1946年（昭和21年）、絹代出演の民主主義的映画『女性の勝利』で復帰したが、不調が続き、翌1947年（昭和22年）に作った『女優須磨子の恋』も競作になった『女優』（衣笠貞之助監督）に評価が集中し、大惨敗した。1948年（昭和23年）、戦争で夫を亡くし敗戦後の生活苦から娼婦に堕していく女性をシビアに描いた『夜の女たち』で長きスランプから復調。その後に『雪夫人絵図』（舟橋聖一原作）、『お遊さま』（谷崎潤一郎原作）、『武蔵野夫人』（大岡昇平原作）などの文芸映画を作るが、これも低迷した。1952年（昭和27年）、井原西鶴の『好色一代女』を基に、溝口同様スランプ状態に遭っていた絹代主演で『西鶴一代女』を製作。当初国内ではキネマ旬報ベストテン第9位の評価だったが、ヴェネツィア国際映画祭に出品されるや海外の映画関係者から絶賛され、国際賞を受賞。海外で一躍注目され、国内でも溝口の評価が変り、彼は長いスランプをようやく脱することが出来たのである。1953年（昭和28年）、上田秋成の原作を幽玄な美で表現した自信作『雨月物語』が同映画祭でサン・マルコ銀獅子賞を獲得 （この年は金獅子賞の該当作がなく、本作が実質の最高位であった）。翌1954年（昭和29年）の『山椒大夫』でも同映画祭サン・マルコ銀獅子賞を受賞。3年連続で同映画祭の入賞を果たすという快挙を成し遂げ、一躍国際的に認知される映画監督となった。3年連続の同映画祭での入賞は、日本国内では他に類を見ない功績である。ほか『祇園囃子』『近松物語』等の秀作を生み出した。1955年（昭和30年）、大映の取締役の欠員1名の補充で衣笠貞之助と候補に挙がるが、衣笠が辞退したため、9月の株主総会で正式に大映取締役に就任、重役監督となった。11月3日には映画監督として初の紫綬褒章を受章。この年にカラー映画に取り組み、『楊貴妃』『新・平家物語』の歴史大作を製作した。1956年（昭和31年）、売春防止法成立前の吉原の女たちを描いた『赤線地帯』製作後、次回作『大阪物語』の準備中に体調を崩し、5月に京都府立病院の特別病棟1号室に入院した。病名は単球性白血病で、本人には病名を知らせなかった。また、白血病は当時の医学では手の施しようがなかったため、そのまま回復に向かうことなく、同年8月24日午前1時55分にこの世を去った。享年58。同年8月に青山斎場で大映による社葬が営まれ、池上本門寺に付属する大坊本行寺に墓が建てられた（隣には溝口の友人の花柳章太郎の墓がある）。京都の満願寺にも分骨されており、そこには記念碑も建てられている。没後、勲四等瑞宝章を受章。1957年（昭和32年）、未完成の『大阪物語』の製作を吉村公三郎監督が引き継いで完成させた。