Debido a todas sus dolencias y enfermedad, la noche del 12 de julio de 1954, aproximadamente a las 6 de la mañana del 13 de julio de 1954, su enfermera la encontró muerta en su cama. Kahlo tenía 47 años. La causa oficial de muerte fue una embolia pulmonar , aunque no se realizó ninguna autopsia. Varios autores han sostenido, argumentado, que se suicidó.
Esa misma tarde del 13 de julio, el cuerpo de Kahlo fue llevado al Palacio de Bellas Artes , donde yacía bajo una bandera comunista. Al día siguiente, fue llevado al Panteón Civil de Dolores, y de acuerdo con sus deseos, fue incinerada.