Zasnęła w mieszkaniu piosenkarza Harry’ego Nillsona w dzielnicy Mayfair, który zgodził się ją przenocować. Kilka godzin później, Cass Elliot zmarła we śnie 29 lipca 1974 roku w wieku 32 lat. Początkowo spekulowano, że przyczyną jej śmierci było zadławienie się kanapką z szynką, jednak sekcja zwłok wykazała, że przyczyną zgonu był zawał serca. W jej organizmie nie odnaleziono żadnych śladów nielegalnych substancji. Cztery lata później w tym samym mieszkaniu, zmarł perkusista zespołu The Who, Keith Moon – również w wieku 32 lat.

Ciało Elliot zostało skremowane. Została pochowana na cmentarzu w Los Angeles.

Życie prywatne Cass Elliot była dwukrotnie zamężna. W 1963 roku zawarła zaaranżowane małżeństwo z Jimem Hendricksem, które miało na celu pomóc mu uniknąć powołania do wojska podczas wojny wietnamskiej. Związek zakończył się w 1968 roku. W 1971 roku Elliot poślubiła dziennikarza Donalda von Wiedenmana, jednak to małżeństwo również zakończyło się rozwodem po kilku miesiącach.