Om morgenen 11. oktober 2013, nøyaktig et år siden hennes første offentlige opptreden etter ulykken, rapporterte spanske medier at de Villota hadde blitt funnet død på sitt hotellrom i Sevilla. En obduksjon bekreftet at dødsårsaken var hjertestans, forårsaket av de nevrologiske skadene hun pådro seg i juli 2012.