Život Brittany Murphy sa tragicky skončil 20. decembra 2009, keď mala iba 32 rokov. V ten deň skolabovala vo svojom dome v Los Angeles. Podľa dostupných informácií sa jej zdravotný stav začal zhoršovať už v ranných hodinách. Jej matka Sharon neskôr uviedla, že Brittany mala problémy s dýchaním. Herečka údajne najskôr skolabovala na balkóne a neskôr opäť v kúpeľni. Po privolaní záchrannej služby jej bola poskytnutá prvá pomoc a následne ju previezli do nemocnice.
Napriek snahe zdravotníkov sa ju nepodarilo zachrániť. Pitva bola vykonaná nasledujúci deň, 21. decembra 2009. Oficiálnu príčinu smrti zverejnil patológ okresu Los Angeles až 4. februára 2010. Podľa jeho záverov zomrela na zápal pľúc, ktorý sprevádzala sideropenická anémia (chudokrvnosť spôsobená nedostatkom železa) a užitie väčšieho množstva predpísaných liekov. Alkohol ani nelegálne drogy sa v jej organizme nenašli.
Podľa odborníkov mohla byť jej smrť odvrátiteľná, ak by sa jej zdravotné problémy začali včas liečiť. Kombinácia zápalu pľúc, výraznej anémie a ďalších zdravotných komplikácií totiž predstavovala vážne riziko. Brittany Murphy bola pochovaná 24. decembra 2009 na cintoríne Forest Lawn Memorial Park v Hollywood Hills neďaleko Los Angeles. Pohreb sa konal v úzkom rodinnom kruhu za účasti najbližších priateľov a rodiny.