Il 7 novembre 2006 Mario Merola viene ricoverato in rianimazione presso l’ospedale San Leonardo di Castellammare di Stabia dopo aver mangiato delle cozze crude. Domenica 12 novembre intorno alle 21 morirà per arresto cardiocircolatorio, nello stesso ospedale.
I funerali si svolgono due giorni dopo, a Napoli, nella Basilica di Santa Maria del Carmine Maggiore (la stessa dove Merola si era sposato e anche la stessa in cui venne celebrato nel 1967 il funerale di Totò). Durante l’omelia, celebrata da padre Alfredo Di Cerbo, il parroco ha detto: La vita di Merola è stata vissuta e cantata nei suoi colori più umani, il Signore avrà accolto in Paradiso Mario, anche per ogni volta che le sue note hanno toccato il cuore di qualcuno, aiutando a scegliere la pace e il bene. Presenti le autorità politiche, i colleghi e, nella piazza antistante la chiesa, circa 40.000 persone, almeno la metà delle persone presenti seguirà in processione il feretro fino al Cimitero Monumentale di Napoli dove l’artista è sepolto.
Sui manifesti funebri, affissi nelle strade di Napoli, si è potuto leggere: «È mancato l’artista del popolo, il grande Mario Merola». Mario Merola è sepolto in una cappella privata accanto ai genitori di Gigi D’Alessio, che l’aveva sempre considerato un suo familiare.