2011年，她查出肺癌晚期，中斷工作抗病。2012年1月3日凌晨3時19分，她在香港九龍?zhí)潦サ吕呷鲠t(yī)院因肺腺癌惡化離世，享年58歲。 她生前叮囑家人，死訊別馬上公布，本想隱瞞兩年，但兒子和助理勸說，最后決定辦完后事再對外說。結(jié)果，死訊拖到2月13日才公布，整整41天過去，正好避開春節(jié)，讓粉絲不至于在過年時傷心。

律師江燕偉在記者會上宣布，她留下的遺言是“我這輩子過得開心，活得有滋味，謝謝大家陪我走過，沒唱完的歌，下輩子再唱”。

這個決定體現(xiàn)她體貼的一面，不想打擾大家節(jié)日心情，也保護家人隱私。葬禮低調(diào)，只請親友，骨灰2月12日安放在桃園大溪佛光山寶塔寺，用本名林秋鸞，沒放遺照，沒讓媒體進場。 她擔(dān)心兒子曝光后麻煩多，遺產(chǎn)事宜也得平穩(wěn)處理。

關(guān)于遺產(chǎn)，媒體估計她留下約40億臺幣，包括香港九龍?zhí)梁勒?、臺北東區(qū)兩棟房產(chǎn)、2003年后演唱會收入（每場約500萬臺幣，總計2億多）、廣告酬勞、歌曲版稅，加上丈夫趙宏琦留下的部分。 但律師拒絕對財產(chǎn)事宜回應(yīng)，熟悉她的人說實際沒那么多，可能只有數(shù)億。

所有遺產(chǎn)全歸獨子趙彣霖繼承，她早幾年就開始規(guī)劃，立遺囑確保兒子順利接手，避免糾紛。趙彣霖生于1989年，當(dāng)時鳳飛飛36歲，視他如命根，教育嚴(yán)格，但母子情深。他大學(xué)休學(xué)陪母走完最后日子，離世后他低調(diào)處理后事，沒現(xiàn)身公眾場合。

媒體一度“人肉”搜索他照片，但他避開鏡頭，繼續(xù)在香港生活，沒接管父親公司，現(xiàn)狀不明朗，但從2015年電臺訪談看，他偶爾憶母過年往事，語氣平靜。 遺產(chǎn)轉(zhuǎn)移順利，法院批準(zhǔn)后，他管理房產(chǎn)出租、股票投資、版稅收入，這些年歌曲還在平臺流傳，每年帶來穩(wěn)定收益。

鳳飛飛離世后，華語樂壇少了個溫暖聲音，但她的影響沒淡。2012年5月，臺灣當(dāng)局頒褒揚令，稱她“庶民歌后”，兒子低調(diào)領(lǐng)獎，沒公開行程。 2013年，她獲追頒金曲獎和金鐘獎特別貢獻獎。2019年8月20日，Google用doodle紀(jì)念她66歲冥誕。