I slutten av november 1993 ble Holst innlagt på sykehus. Kort tid etter utskrivning i desember fikk han hjerneslag. Etter noen ukers opphold på Rikshospitalet ble han overført til rehabilitering på Sunnaas sykehus på Nesodden utenfor Oslo, der han døde plutselig dagen etter ankomsten, mens han enda var i embetet som utenriksminister. Trolig hadde fredsprosessen vært en stor fysisk belastning for ham.