Den 22. oktober 2014 ble han fløyet til medisinsk behandling i London. Han døde der seks dager etter på King Edward VII's Hospital, 77 år gammel. Den 10. november 2014 fant det sted en katolsk rekviemsmesse og en takkeforanstaltning for Sata i National Heroes Stadium i Lusaka. Stadionet var overfylt og mange sørgende kunne ikke slippes inn. Blant de utenlandske statsgjester var Mohammed Bilal (Tanzania), Barnabas Sibusiso Dlamini (Eswatini), Nkosazana Dlamini-Zuma (for Den afrikanske union), Uhuru Kenyatta (Kenya), Robert Mugabe (Zimbabwe), Hery Rajaonarimampianina (Madagaskar), Cyril Ramaphosa (Sør-Afrika) og Ruhakana Rugunda (Uganda).