평소 자전거 타기를 즐겼는데 2009년 자전거를 타던 중 사고가 나서 부상으로 생긴 늑막염 수술 도중 왼쪽 가슴에서 폐암이 확인되어 10시간의 대수술을 받고 이후 회복되는가 했지만 상태가 다시 악화되면서 2010년 7월 29일 목요일 아침 8시 40분에 폐렴 증세의 악화로 인해 72세로 사망했다. 사후 화관문화훈장이 추서되었다.

 

백남봉이 사망하자 그를 동생처럼 아끼던 선배 코미디언 구봉서가 고령의 불편한 몸을 이끌고 문상을 와서 "이 놈이 살아 생전 성질이 급하더니... 형을 놔두고 동생이 먼저 갔다. 아주 나쁜 놈이다." 라며 통곡하였다.