Den 4. juli 1850 deltok Taylor på nasjonaldagsfeiringen og en pengeinnsamling ved Washington-monumentet, som var under oppførelse. Mot kvelden på den varme og tørre sommerdagen skal han ha spist rå frukt og drukket kald melk. Han fikk magesmerter samme kveld, og ble gradvis dårligere de neste fem dagene. Taylors lege diagnostiserte ham med , et foreldet begrep for magesykdom med symptomer som diaré, oppkast, magesmerter og kramper, som trolig betyr mage-tarmkatarr. På kvelden den 9. juli døde Taylor, 65 år gammel. Taylors levninger ble ført til familiens gravsted på plantasjen i Louisville.