晩年は山田洋次監督の『男はつらいよ 知床慕情』（1987年）で頑固者の老獣医師を演じてブルーリボン賞助演男優賞を受賞したほか、市川崑監督の『竹取物語』（1987年）で竹の造翁、熊井啓監督の『千利休 本覺坊遺文』（1989年）で千利休を演じるなど、渋い演技を見せた。1986年（昭和61年）、紫綬褒章を受章。同年カリフォルニア大学ロサンゼルス校から名誉学位にあたるUCLAメダルを受けた（俳優としてはローレンス・オリヴィエに次いで2番目に贈られた）。1989年（平成元年）にはフランス政府から芸術文化勲章を受勲した。1990年代に入ると体調がすぐれないことが多くなり、晩年は軽度の認知症を発症していたといわれ、週刊誌やワイドショー等の話題となっていた。1995年（平成7年）には京マチ子、山田五十鈴、市川右太衛門、俊藤浩滋と日本アカデミー賞会長特別賞を受賞し、同年に公開された熊井監督の『深い河』の塚田役が最後の映画となった。1997年（平成9年）12月24日午後9時28分、全機能不全のため東京都三鷹市の杏林大学医学部付属病院で死去。77歳だった。国内のみならず、フランスやイタリアの国営放送のニュース番組でもその死をトップニュースで報じた。外国報道機関がトップニュースで日本の俳優の死去を報じたのは過去に例がない出来事だった。アメリカのタイム誌でも三船の死を大きく取り上げている。生前の意向で葬儀は執り行われず、1ヶ月後の1998年（平成10年）1月24日に三船プロ・黒澤プロ・東宝の合同葬という形で青山葬儀所でお別れの会が営まれた。祭壇は黒澤映画の美術監督として有名な村木与四郎がデザインし、『蜘蛛巣城』をイメージした背景に、三船が演じた鷲津武時の兜を飾ったものになっていた。お別れの会には谷口千吉、岡本喜八、熊井啓、堀川弘通、千秋実、香川京子、八千草薫、久我美子、三橋達也、中野良子、竜雷太、松岡功、岡田茂ら約1800人が参列したほか、スティーブン・スピルバーグ、アラン・ドロン、チャールトン・ヘストン、マーロン・ブランドら世界各国の映画人から弔電が寄せられた。
三船は1950年（昭和25年）、東宝第一期ニューフェイスで同期だった女優・吉峰幸子と結婚、同年に息子の三船史郎をもうける。幸子は四十五年にわたる結婚生活を、「次男坊（武志）が十歳になるくらいまではよかった」と、友人に語っており、1970年（昭和45年）あたりまで夫婦関係は順調だったことがうかがえる。1970年代に入ると夫婦関係は冷め切ったものとなり、三船の酒乱に悩まされた幸子により、三船は家から追い出される。しかし本心は三船との関係修復を望んでいたという。そのため、幸子は自分から三船を追い出したが、三船が離婚しようとするとこれを拒否。幸子は三船側より離婚訴訟が起こされるに及んだが、離婚届に判を死ぬまで押さなかった。この離婚裁判の間に三船は女優・喜多川美佳と交際し、1974年に来日した米フォード大統領を迎賓館に招いた歓迎晩餐会では喜多川美佳を妻として同伴して出席している。1982年、喜多川との間に娘（三船美佳）をもうけ、喜多川の芸名である「美佳」を娘にそのまま付けた（喜多川の本名は大野照代）。娘・美佳が生まれて間もないころ、三船は喜多川と娘・美佳を連れてマスコミの前に現れて親子三人の写真を撮らせている。娘の美佳とはかなり年が離れているため、親子というよりはむしろ孫と祖父に見られる事も多かったという。1992年（平成4年）に心筋梗塞で倒れたのをきっかけに、三船は喜多川美佳から関係を解消され、三船の看病を希望した幸子のもとに戻った。それ以後、幸子は時節体調のすぐれない三船を支え、円満な夫婦関係であったという。1995年、幸子が死去し、45年間の結婚に幕が下りた。
1979年（昭和54年）、東宝助監督から三船プロへ移籍し、役員となっていた田中寿一が竜雷太、阿知波信介らとともに大量離脱して三船プロから独立、田中プロモーションを設立した。この内紛が原因で三船プロは大打撃を受け、三船の権威は傷をつけられ、以後、三船は『日本海大海戦 海ゆかば』を除き、邦画において主役を演じることはなかった。現在も三船プロダクションは小規模ながら活動している。
インディアナ・ジョーンズはニュージャージー州プリンストンで生まれる。初登場は1981年の『レイダース/失われたアーク《聖櫃》』で1936年の設定。このキャラクターはマーシャル大学（プロデューサーのフランク・マーシャルにちなんで）で働き、1930年代の冒険・アクションヒーローを彷彿させる。マーシャル大学はコネチカット州の架空の大学であり彼は考古学の教授である。第1作目では契約の箱（聖櫃も参照）を探すナチスと、マリオン・レイヴンウッドとサラーの助けを得て対決している。ナチスはジョーンズの宿敵でフランス人考古学者のルネ・ベロックと不気味なゲシュタポのアーノルド・トートを利用した。1984年には1作目より過去の設定（1935年設定）で『インディ・ジョーンズ/魔宮の伝説』が作られている。前作よりもホラー指向の作品で舞台はほぼインドである。今回ジョーンズは、タギー・カルトによってある村から奪われたシャンカラ・ストーンを取り戻す。彼は少年ショート・ラウンドとウィリー・スコットの助けを借りた。1989年の3作目、『インディ・ジョーンズ/最後の聖戦』は1938年に設定され、1作目に登場したサラーやマーカス・ブロディが再登場する。ジョーンズ教授（このときはバーネット大学の教授）はナチスがオカルト品を集めていることを知る。このときの彼らの目標は聖杯だった。映画は1912年から始まり若き日の主人公を描いている。特にヘビを恐れる理由、牛追いムチを使う理由、あごの傷の理由、帽子の入手先が描かれている。また映画のラストではじめて“インディアナ”が本名でなく、犬の名前であると明かされる。これはジョーンズと父親の一種のバディ映画でもあり、コミカルな要素になっている。このシリーズは当初5部作の予定であったがルーカスが良きプロット・エレメントを考え出せず、18年間の間続編は作られなかった。2008年、『インディ・ジョーンズ/クリスタル・スカルの王国』が1957年設定で公開され、これが最終作となっている。第3作目から19年が経過しているため、インディアナ・ジョーンズの敵は新たにソ連に設定された。彼の元同僚ハロルド・オックスリーが宇宙人のクリスタル・スカルを発見し、ソ連のエージェントがそれを利用しようとする話である。彼はかつての恋人マリオン・レイヴンウッドとその息子ヘンリー・“マット”・ウィリアムズの助けを借りる。そして途中でマットが彼の息子ヘンリー・ジョーンズ3世であると明かされる。このときはシャイア・ラブーフが主人公を引き継ぐという噂があった。またこの映画で彼が第二次世界大戦中に戦略諜報局（CIAの前身）で働いていたことと、アメリカ陸軍で大佐の階級になっていたこと、ソ連でMI6のジョージ・マクヘイルとミッションを共にしていたことが明かされた。