山口洋子さんの家族構成は、生涯独身であったため配偶者もおらず、子供もいませんでした。早くに両親を見送り、血縁としては兄弟姉妹やその子供たち（甥・姪）が存在するのみという、天涯孤独に近い環境で晩年を過ごしました。
2000年代以降、山口さんは体調を崩しがちになり、公の場に姿を見せる機会が徐々に減少していきました。長年の激務や執筆による不摂生も重なり、肝不全や呼吸器系の疾患などによる闘病生活を余儀なくされます。そして2014年9月6日、心不全のため都内の病院で逝去。享年77でした。
彼女の死後、業界内外で大きな注目を集めたのが巨額の遺産相続問題です。山口洋子さんは、手がけた数々の名曲による膨大な著作権印税を毎年継続して受け取っており、これらは著作者の死後も長期間にわたって莫大な収益を生み出し続けます。さらに都内の一等地に所有していた不動産や美術品など、遺産の総額は数十億円規模に達したと推測されています。
法的な配偶者や子供が存在しなかったため、相続権は法定相続人である親族（甥や姪ら）に引き継がれました。生前、自身の資産や著作権の管理については極めて厳格に取り決めていたと伝えられており、泥沼の骨肉の争いといったスキャンダルに発展することなく、現在も信頼できる信託機関や親族の手によって厳格に著作権が保護されています。
