Podľa súčasných správ sa James niekoľko mesiacov pred smrťou necítil dobre a trpel rôznymi príznakmi vrátane bolesti na hrudníku, dýchavičnosti a tráviacich problémov. Zažíval tiež obdobia nevyspytateľného správania a depresie. 21. marca 1625 James utrpel ťažkú mŕtvicu, po ktorej ochrnul na ľavú stranu tela. Nebol schopný reči ani pohybu a jeho stav sa rapídne zhoršoval.
James zomrel o šesť dní neskôr, obklopený svojou rodinou a poradcami. Pochovali ho vo Westminsterskom opátstve 5. apríla 1625. Na trón nastúpil jeho syn Karol I.
Zatiaľ čo presná príčina smrti nie je známa, predpokladá sa, že k Jamesovmu úmrtiu prispela kombinácia faktorov vrátane zhoršujúceho sa zdravia, mŕtvice a terciálnej ague. Niektoré súčasné správy tiež naznačujú, že James mohol byť otrávený, ale neexistujú žiadne konkrétne dôkazy na podporu tohto tvrdenia.