Според съвременни разкази, Джеймс е бил зле няколко месеца преди смъртта си, страдайки от различни симптоми, включително болка в гърдите, задух и храносмилателни проблеми. Той също така е преживявал периоди на непостоянно поведение и депресия. На 21 март 1625 г. Джеймс получава тежък инсулт, който го оставя парализиран от лявата страна на тялото. Той не можеше да говори или да се движи и състоянието му бързо се влоши.
Джеймс почина шест дни по-късно, заобиколен от семейството и съветниците си. Погребан е в Уестминстърското абатство на 5 април 1625 г. Синът му Чарлз I го наследява на трона.
Докато точната причина за смъртта е неизвестна, се смята, че комбинация от фактори е допринесла за смъртта на Джеймс, включително влошаващото му се здраве, инсулт и терциална мъка. Някои съвременни сведения също предполагат, че Джеймс може да е бил отровен, но няма конкретни доказателства в подкрепа на това твърдение.