Cái chết của Theodora được ghi lại bởi Victor của Tonnena, với nguyên nhân không chắc chắn nhưng các thuật ngữ Hy Lạp được sử dụng thường được dịch là "ung thư". Đó là ngày 28 tháng 6 năm 548, ở tuổi 48.[22] Các nguồn sau này thường xác định nguyên nhân cái chết là ung thư vú, mặc dù nó không được xác định như vậy trong ghi chép ban đầu, trong đó việc sử dụng thuật ngữ "ung thư" có thể chỉ "loét niêm mạc hoặc khối u ác tính". Các nguồn khác ghi lại rằng bà qua đời ở tuổi 51.[23] Justinian khóc lóc thảm thiết trong tang lễ.[24] Thi hài của bà được đặt tại Nhà thờ các Tông đồ ở Constantinople.

Cả Theodora và Justinian đều được khắc họa trong các bức tranh khảm tồn tại cho đến ngày nay tại Vương cung thánh đường San Vitale của Ravenna, Ý, được hoàn thành một năm trước khi bà qua đời.