Årene 2004 og 2005 var Rehnquist oftere og oftere fraværende fra sitt forsete på grunn av kreftsykdom. Han tok imidlertid imot George W. Bushs embedsed til hans annen presidentperiode i januar 2005. Den 14. juli gjorde han klart at han ville fortsette på post så lenge helsen holdt. Han døde ikke lenge etter, den 3. september 2005.