No dia 7 de março de 2013, Emílio deu entrada no Hospital Samaritano, em Botafogo, onde ficou internado na UTI (Unidade de Terapia Intensiva) após sofrer um acidente vascular cerebral. De acordo com a direção do hospital, o cantor morreu às 6h30 da manhã do dia 20 de março de 2013, aos 66 anos. Ele teve complicações no quadro clínico de AVC isquêmico, na falta de circulação sanguínea no cérebro.