Penyebab kematian alamiah O'Connor dibuktikan dengan surat keterangan koroner, yang menyatakan bahwa tidak diperlukan pembedahan pada jenazah. Pemeriksa jenazah biasanya mencermati cara kematian seseorang, antara wajar, tidak disengaja, atau karena bunuh diri dan pembunuhan.
O'Connor ditemukan tidak sadarkan diri di apartemennya di Herne Hill, London, Inggris, pada Juli 2023. Pada 26 Juli 2023, keluarga O'Connor lantas mengeluarkan pernyataan bahwa dia telah meninggal dunia, tanpa menyebutkan penyebabnya.
Sang musisi meninggal dunia 18 bulan setelah putranya, Shane, bunuh diri dalam usia 17 tahun setelah melarikan diri dari rumah sakit. Dalam cicitan terakhirnya, O'Connor mem-posting foto Shane dan berkata dirinya seperti mayat hidup karena rasa kehilangan akibat kematian putranya.
Rincian informasi terbaru tentang kematian O'Connor muncul setelah kabar akan dihelatnya konser penghormatan untuknya dan mendiang Shane MacGowan. Para penampil di konser itu termasuk Cat Power, David Gray, Dropkick Murphys, dan Glen Hansard. Mereka akan tampil pada 20 Maret 2024 di Carnegie Hall, New York, Amerika Serikat.
