В январе 2016 года Палмер-Томкинсон была диагностирована с пролактиномой, доброкачественной опухолью (аденомой) гипофиза, и она объявила о своей болезни публично в ноябре того же года. Пролактинома не была злокачественной и лечение было успешным. Она также страдала от ассоциированного васкулита ANCA.
8 февраля 2017 года Палмер-Томкинсон была найден мёртвой в своём доме в Лондоне. Смерть рассматривалась как необъяснимая, но не подозрительная. Позднее её сестра рассказала СМИ, что причиной смерти была перфорированная язва и перитонит.
