२० दिसंबर २००९ को सुबह ८:०० बजे, लॉस एंजिल्स फायर विभाग ने लॉस एंजिल्स के घर में "मेडिकल अनुरोध" का जवाब दिया, मर्फी और मोनजैक ने साझा किया। लड़की एक बाथरूम में जाहिरा तौर पर ढह गई थी।अग्निशामकों ने मर्फी को पुन: पेश करने का प्रयास किया। उन्हें केदार-सिनाई मेडिकल सेंटर में ले जाया गया था, जहां वह हृदयाबंदी में जाने के बाद १०:०४ पर मृत्यु हो गई थी।

उनकी मृत्यु के कुछ ही समय बाद, सहायक चीफ कोरोनर एडी एडवर्टर ने एसोसिएटेड प्रेस को बताया: "यह स्वाभाविक प्रतीत होता है।"उनकी मृत्यु के दिन एक शव परीक्षा का प्रदर्शन किया गया था। उनके मृत्यु के प्रमाण पत्र में "स्थगित" के रूप में मौत का कारण सूचीबद्ध किया गया था।". ४ फरवरी, २०१० को, लॉस एंजिल्स काउंटी कोरोनर ने कहा कि मर्फी की मौत का प्राथमिक कारण निमोनिया था, जिसमें लोहे की कमी वाले एनीमिया और कई दवा नशा के माध्यमिक कारक शामिल थे। २५ फरवरी, २०१० को, कोरोनर ने एक रिपोर्ट जारी करते हुए कहा कि मर्फी ओवर-द-काउंटर और प्रिस्क्रिप्शन दवाओं की एक श्रृंखला ले रहा था, सबसे ठंडा या श्वसन संक्रमण का इलाज करने के कारण होने वाला कारण। इनमें हाइड्रोकोडाउन, एसिटामिनोफेन, एल-मेथैम्फेटामाइन और क्लोरफेनिरामाइन का "ऊंचा स्तर" शामिल था। सभी दवाएं कानूनी थीं और मृत्यु को एक दुर्घटना होने पर खारिज कर दिया गया था, लेकिन रिपोर्ट में पाया गया: "इन दवाओं के ऊंचा स्तरों के संभावित प्रतिकूल शारीरिक प्रभावों को विशेष रूप से उसके कमजोर राज्य में कम नहीं किया जा सकता है।"

२४ दिसंबर, २००९ को, मर्फी को हॉलीवुड हिल्स में फॉरेस्ट लॉन मेमोरियल पार्क में दफनाया गया।
२३ मई, २०१० को, उसके विद्वान साइमन मोन्जैक को उसी हॉलीवुड हिल्स निवास में मृत पाया गया था।जुलाई २०१० में, लॉस एंजिल्स सहायक चीफ कोरनर एडी विंटर ने कहा कि उनकी मृत्यु का कारण तीव्र निमोनिया और गंभीर एनीमिया था। यह बताया गया कि लॉस एंजिल्स काउंटी डिपार्टमेंट ऑफ हेल्थ ने अपने घरों में मौत के संभावित कारण के रूप में विषाक्त मोल्ड पर विचार किया था, लेकिन इसे एड शीतकालीन द्वारा खारिज कर दिया गया था, जिन्होंने कहा था कि "कोई संकेतक" नहीं थे जो कि मोल्ड एक कारक था।मर्फी की मां शेरोन ने "बेतुका" के रूप में मृत्यु को योगदान करने के लिए ढालना की रिपोर्टों का वर्णन किया और कहा कि स्वास्थ्य विभाग ने घर से ढालना के लिए निरीक्षण का अनुरोध नहीं किया। 
दिसंबर २०११ में, शेरोन मर्फी ने अपना रुख बदल कर कहा था कि जहरीले मोल्ड वास्तव में उसकी बेटी और दामाद को मार डाला था, और उन अटॉर्नी के खिलाफ मुकदमा दायर किया जिन्होंने घर की बिल्डरों के खिलाफ एक पहले मुकदमे में उनका प्रतिनिधित्व किया जहां उनकी बेटी और दामाद की मृत्यु हो गई।

११ जनवरी २०१२ को, उसके पिता एंजेलो बर्टोलीटी ने कैलिफ़ोर्निया के सुपीरियर कोर्ट पर अनुरोध किया कि लॉस एंजिलिस काउंटी कोरोनर के कार्यालय को स्वतंत्र परीक्षण के लिए अपनी बेटी के बाल के नमूनों को सौंपने की आवश्यकता होगी। सूट को १९ जुलाई, २०१२ को खारिज कर दिया गया था, बर्टोलॉटी दो अलग-अलग सुनवाई में भाग लेने में विफल रहे।

नवंबर २०१३ में, एंजेलो बर्टोलॉटी ने दावा किया कि एक विष विज्ञान रिपोर्ट में दिखाया गया है कि सुरंग और बेरियम सहित भारी धातुओं द्वारा जानबूझकर विषाक्तता, ब्रिटनी मर्फी की मौत का संभावित कारण था। शेरोन मर्फी ने दावा को "एक धब्बा" के रूप में वर्णित किया था।.

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