Secondo i resoconti contemporanei, James non stava bene da diversi mesi prima della sua morte, soffrendo di una varietà di sintomi tra cui dolore al petto, mancanza di respiro e problemi digestivi. Aveva anche attraversato periodi di comportamento irregolare e depressione. Il 21 marzo 1625, James subì un grave ictus che lo lasciò paralizzato sul lato sinistro del corpo. Non era in grado di parlare o muoversi e le sue condizioni peggiorarono rapidamente.
James morì sei giorni dopo, circondato dalla sua famiglia e dai suoi consiglieri. Fu sepolto nell'Abbazia di Westminster il 5 aprile 1625. Suo figlio Carlo I gli succedette al trono.
Sebbene la causa esatta della morte sia sconosciuta, si ritiene che una combinazione di fattori abbia contribuito alla morte di James, tra cui il suo peggioramento della salute, l'ictus e la febbre terzana. Alcuni resoconti contemporanei suggeriscono anche che James potrebbe essere stato avvelenato, ma non ci sono prove concrete a sostegno di questa affermazione.