20019년 7월 31일에 73세 생일을 1개월 정도 앞두고 돌연사 했다.지인들은 딱히 지병도 없던 사람이여서 충격이 크다고 한다. 사인은 매니저 측에서 유가족과 상의한 결과 자연사로 결론지었다.최근까지 토이 스토리 4 녹취 작업도 수월하게 넘겼고, 사망 10일 전에 인터뷰까지 참석해서 더더욱 성우 팬들 충격이 크다. 나중에 정재헌, 이상범, 디도, 이용신, 조현정, 김승준을 비롯한 선후배 성우들과 대원방송 심상백 PD도 추모글을 올렸다. 홍시호, 이영리도 본인의 유튜브 채널 커뮤니티에 추모글을 남겼다. 386세대에도 유명하던 원로 성우라서 2019년 7월 31일 8시 내외부터 네이버, 다음 검색 순위 1위로 박일이라는 이름이 올라왔으며 이후 스카이 캐슬 추모공원에 안치되었다.