Accanito fumatore per oltre trent’anni, Domenico Modugno fu colpito da un ictus il 12 giugno 1984 durante la registrazione della trasmissione di Canale 5 La luna nel pozzo, negli studi televisivi di Cologno Monzese. Lo stesso artista attribuì il malore alle cinquanta-sessanta sigarette al giorno fumate per anni. Il medico di servizio non si accorse della gravità delle sue condizioni e gli disse di prendere un’aspirina e tornare a casa; nella notte le sue condizioni si aggravarono e venne ricoverato nell’ospedale San Raffaele di Milano; qualche giorno dopo fu trasferito nel reparto neurochirurgico di Niguarda e successivamente in una clinica romana, dove nonostante le cure a cui fu sottoposto rimase con un lato del corpo paralizzato e con difficoltà ad articolare la parola, cosa che lo costrinse a lasciare l’attività artistica; fu costretto a una riabilitazione di tre mesi e solo attorno a settembre di quello stesso anno cominciò a migliorare.
Nell’ottobre 1991 dello stesso anno ebbe un lieve attacco cardiaco. Il 26 agosto 1993 tenne a Polignano a Mare, sua città d’origine, l’ultimo grande concerto della carriera, alla presenza di 70.000 persone in occasione della “riappacificazione con i polignanesi” per essersi sempre dichiarato siciliano. La manifestazione di tre giorni chiamata Modugno torna a casa, ideata e diretta dal regista Gianni Torres, lo vide sfilare lungo la costa di Polignano a bordo di una barca come si fa il 15 giugno di ogni anno per il patrono locale, alla testa di un corteo di barche, per poi attraversare il paese baciando bambini e stringendo mani a bordo della famosa Lancia Aurelia B24 del film “Il sorpasso” e, per terminare, il concerto nel quale dichiarò davanti a tutti: «Chiedo scusa, ma per la fame avrei anche detto di essere giapponese!». Nel 1993 incise con suo figlio Massimo la sua ultima canzone, Delfini (Sai che c’è).
Morì il 6 agosto 1994 nella sua casa di Lampedusa, per un infarto cardiaco all’età di 66 anni. Venne seppellito nel Cimitero Flaminio di Roma.