Thành công là vậy nhưng những năm cuối đời của bà không hề thuận lợi. Ít ai ngờ rằng người đàn bà đẹp nhất thế giới một thời lại bị bắt vì ăn trộm đồ trong một siêu thị nhỏ ở Los Angeles. Có lần Hedy còn bị bắt vì mua thuốc mà không trà tiền.

Những năm cuối đời, Hedy gặp ám ảnh về nhan sắc. Bà lao vào các cuộc phẫu thuật thẩm mỹ để mong níu kéo nhan sắc. Tính tình của Hedy cũng trở nên tệ hại hơn xưa. Rồi người ta chỉ thường xuyên nhớ đến tên của Hedy bằng việc phát đơn kiện hết người này người khác.

Lamarr qua đời tại Casselberry, Florida, Mỹ vào ngày 19 tháng 1 năm 2000, thọ 85 tuổi. Giấy chứng tử của bà trích dẫn 3 nguyên nhân dẫn đến cái chết: suy tim, bệnh van tim mãn tính và bệnh động mạch vành.[7] Cái chết của bà trùng với ngày sinh nhật lần thứ 55 của con gái bà là Denise. Con trai bà là Anthony Loder đã mang tro cốt của bà về Áo và rải trong những cánh rừng ở dãy núi Wienerwald theo đúng nguyện vọng cuối cùng của bà.[12]

Lamarr được dành riêng một ngôi mộ danh dự trong Nghĩa trang Trung tâm của thành phố Viên vào năm 2014.[13]