O'Neill được chẩn đoán mắc bệnh máu trắng vào năm 1985.[65] Ông qua đời ngày 27 tháng 4 năm 1992, do biến chứng của bệnh tại Bệnh viện Sequoia ở Redwood City, California.[7][8] Người thân còn lại gồm vợ mới Tasha, vợ cũ Sylvia, cùng bốn đứa con.[7][71] Một mẫu hài cốt bị hỏa táng của ông đã được chôn cất trong không gian.[72] Lọ đựng tro cốt của ông được gắn vào tên lửa Pegasus XL và phóng lên quỹ đạo Trái Đất vào ngày 21 tháng 4 năm 1997.[72][73] Nó đã trở lại bầu khí quyển vào tháng 5 năm 2002.[74]

O'Neill đã chỉ đạo Viện Nghiên cứu Không gian của mình tiếp tục nỗ lực "cho đến khi mọi người sống và làm việc trong không gian".[75] Sau khi ông qua đời, quyền quản lý SSI được trao lại cho con trai Roger và đồng nghiệp Freeman Dyson.[42] SSI tiếp tục tổ chức những hội nghị mỗi năm để tập hợp các nhà khoa học nghiên cứu thuộc địa hóa không gian cho đến năm 2001,[76] rồi từ đó về sau thì không tổ chức thường xuyên được nữa.

Công trình của O'Neill đã truyền cảm hứng cho công ty Blue Origin được Jeff Bezos thành lập với mong muốn xây dựng cơ sở hạ tầng để thuộc địa hóa không gian trong tương lai.[77]

Henry Kolm tiếp tục khởi đầu Magplane Technology vào những năm 1990 để phát triển công nghệ vận chuyển từ tính mà O'Neill đã viết. Năm 2007, Magplane đã trình diễn một hệ thống đường ống dẫn dầu từ tính hoạt động để vận chuyển quặng phosphat ở Florida. The Hệ thống chạy ở tốc độ 40 dặm/giờ (65 km/giờ), chậm hơn nhiều so với tàu cao tốc mà O'Neill đã hình dung.[78][79]

Tất cả ba người sáng lập của Space Frontier Foundation, một tổ chức chuyên mở ra biên giới không gian dành cho việc định cư của con người, là những người ủng hộ ý tưởng của O'Neill và đã làm việc với ông bằng những khả năng khác nhau tại Viện Nghiên cứu Không gian.[80] Một trong số họ, Rick Tumlinson, mô tả ba người này là hình mẫu cho việc vận động không gian: Wernher von Braun, Gerard K. O'Neill và Carl Sagan. Von Braun thúc đẩy "các dự án mà người bình thường có thể tự hào nhưng không tham gia".[81] Sagan muốn khám phá vũ trụ từ xa. O'Neill, với kế hoạch lớn của mình dành cho công cuộc định cư Hệ Mặt Trời, đã nhấn mạnh việc di chuyển những người bình thường ra khỏi Trái Đất "ồ ạt".[81]

Hội Không gian Quốc gia (NSS) trao Giải thưởng Tưởng niệm Gerard K. O'Neill về Vận động Định cư Không gian cho các cá nhân được ghi nhận cho những đóng góp của họ trong lĩnh vực định cư không gian. Đóng góp của họ có thể là về mặt khoa học, lập pháp và giáo dục. Giải thưởng là một chiếc cúp được đúc theo quả cầu Bernal. NSS lần đầu tiên trao giải thưởng vào năm 2007 cho doanh nhân mặt trăng và cựu phi hành gia Harrison Schmitt. Năm 2008, nó đã được trao cho nhà vật lý John Marburger.[82]

Trong thể loại truyện hư cấu, nhân vật chính trong tác phẩm Manifold: Time của Stephen Baxter đã đặt tên cho con tàu vũ trụ của mình là Gerard K. O'Neill.

Kể từ tháng 11 năm 2013, các bài báo khoa học và tác phẩm của Gerard O'Neill hiện được cất trong kho lưu trữ tại Bảo tàng Hàng không và Không gian Quốc gia Smithsonian, Trung tâm Steven F. Udvar-Hazy.