2009年8月6日、数日前から連絡が取れなくなっていたことを心配した実弟の大原政光氏と警察官が世田谷区の自宅に入り、2階の寝室で亡くなっている大原さんを発見しました。行政解剖の結果、推定死亡日は2009年8月3日、直接の死因は「不整脈による心不全」と発表されました。享年62という若さでした。
メディアは一斉に「大女優の哀しき孤独死」とセンセーショナルに報じましたが、現場は荒れ果てていたわけではなく、愛用していた冷蔵庫には几帳面に並べられた食材が残されていました。弟の政光氏は後に「姉は決して孤独に打ちひしがれて死んでいったのではなく、最期まで女優・大原麗子の誇りを保ち、自分の意志で静かに暮らしていた」と語っています。世間が抱く悲惨なイメージとは異なり、彼女なりの美学を貫いた結末だったと言えます。