Bezüglich des Zeitpunktes, an dem Mercury von seiner Krankheit erfuhr, gibt es keine klaren Angaben. Laut Mary Austin wusste er auf der Queen-Tour 1986, dass sie wegen seiner Krankheit die letzte sein würde. Barbara Valentin gab an, es 1985 von ihm erfahren zu haben. Laut David Wigg, einem engen Freund Mercurys, wusste der Sänger bereits 1984 von seiner Infektion. Mercurys letzter Lebensgefährte Jim Hutton erfuhr erst 1987 davon.
Im Sommer 1991 verdichteten sich die Gerüchte, dass Mercury schwer erkrankt sei und an AIDS leide, worüber Boulevard-Blätter in der ganzen Welt berichteten. Seine unmittelbare Umgebung hielt seinen wahren Gesundheitszustand und die Art seiner Erkrankung für mehrere Jahre geheim. Auch zum Zeitpunkt, an dem seine Bandmitglieder von Mercurys HIV-Status erfuhren, gibt es widersprüchliche Angaben. Laut Jim Hutton erfuhren sie im Mai 1989 davon. In Brian Mays Biografie heißt es hingegen, dass Mercury die Bandmitglieder im Januar 1991 in Montreux versammelte, um ihnen die Wahrheit über seinen Gesundheitszustand zu offenbaren.
Am 23. November 1991 unterrichtete Mercury die Öffentlichkeit mit einer schriftlichen Erklärung, dass er an AIDS erkrankt sei. Nachdem er am nächsten Morgen in ein Koma gefallen war, starb er abends in seinem Haus im Londoner Stadtteil Kensington im Alter von 45 Jahren an den Folgen einer Lungenentzündung. Die Trauerfeier fand am 27. November 1991 im privaten Kreis nach zoroastrischem Ritus gemäß der Religion seiner Familie statt. Mercurys Leichnam wurde im West London Crematorium eingeäschert. Laut Aussage einer Mitarbeiterin des Kensal Green Cemetery wurde die Urne von seinen Eltern mitgenommen. Eine geplante Gedenkstätte auf dem Friedhof wurde auf Wunsch seiner Mutter nicht errichtet. Anderen Aussagen zufolge wurde seine Asche im Genfersee verstreut, um eine Pilgerstätte zu vermeiden. Bis heute ist nicht eindeutig geklärt, ob und wo es eine Ruhestätte für Mercury gibt.
Am 25. Februar 2013 berichtete der Daily Mirror von einer kurz zuvor entdeckten Gedenktafel auf dem Friedhof Kensal Green mit der Inschrift „In Loving Memory of Farrokh Bulsara 5. Sept. 1946 – 24. Nov. 1991“, gefolgt vom französischen Text „Pour être toujours près de toi avec tout mon amour“ und der Initiale „M“. Der Buchstabe gilt als Hinweis auf seine Freundin Mary Austin, der Mercury sein Anwesen in Kensington, sein Vermögen und die Rechte an einigen Liedern vermacht hatte. Am 6. März 2013 wurde bekannt, dass die Gedenktafel verschwunden ist. Im November 2016 wurde in seinem Heimatort Feltham eine Gedenktafel enthüllt.
Nachwirken
Bereits am 2. Dezember 1991 wurde Queens Bohemian Rhapsody (als Doppel-A-Seite gemeinsam mit These Are the Days of Our Lives) erneut als Single veröffentlicht. Wie 16 Jahre zuvor war der Song wochenlang an der Spitze der britischen Charts. Den Erlös aus den Single-Verkäufen erhielt eine AIDS-Stiftung. In den USA erschien 1992 mit Acoustic Aid ein Sampler, der zu Gunsten der San Francisco AIDS Foundation entstanden war und Freddie Mercury gewidmet ist.