Ngày 31 tháng 8 năm 2016, nhà vua có triệu chứng tim đập nhanh và đờm đặc. Kết quả thử máu và đờm cho thấy ông bị nhiễm trùng máu nghiêm trọng. Trong khi đó, kết quả X-quang cũng cho thấy ông có dịch trong phổi. Đến ngày 2 tháng 9 năm 2016, tình hình của nhà vua Thái Lan đã khá hơn, các triệu chứng như huyết áp thấp và sốt đã thuyên giảm.

Đến ngày 8 tháng 10 năm 2016, nhà vua đã được lọc máu khiến ông bị tụt huyết áp. Các bác sĩ đã cung cấp thuốc và đặt ống ven để giúp huyết áp của ông trở lại bình thường. Tuy nhiên, sức khoẻ của ông chưa ổn định trở lại.

Vào 15 giờ 52 phút ngày 13 tháng 10 năm 2016, nhà vua đã băng hà, hưởng thọ 88 tuổi.

Ngày 14 tháng 10 năm 2016, thủ tướng Thái Lan Prayuth Chan-ocha nói sẽ để tang ông trong vòng 1 năm. Mọi hoạt động vui chơi, giải trí sẽ hoàn toàn "đóng băng" trong vòng 30 ngày kể từ khi ông qua đời.