Sergiu Nicolaescu a fost internat la Spitalul de Urgență Elias din data de 26 decembrie 2012 pentru o afecțiune digestivă cronică. Ulterior medicii i-au diagnosticat cu totul o altă boală. Nicolaescu a fost operat laparoscopic în data de 28 decembrie. Intervenția chirurgicală a fost impusă de evoluția clinică în contextul afecțiunii digestive cronice benigne cunoscute. Intraoperator a fost descoperită o peritonită localizată cu punct de plecare apendicular, care a fost rezolvată laparoscopic. Intervenția chirurgicală a decurs fără incidente. În dimineața zilei de 3 ianuarie 2013 la ora 08.24 cineastul a încetat din viață. El va fi incinerat sambata, 5 ianuarie 2013, dupa cum a fost dorinta sa.
Pe 4 ianuarie 2013, vineri noaptea, filmele "Dacii", "Revanşa", "Ultimul cartuş" şi "Nemuritorii", semnate de Sergiu Nicolaescu, vor rula gratuit, la cinema Patria din Bucureşti şi la cinematograful "Sergiu Nicolaescu" din Târgu-Jiu, informează RADEF RomâniaFilm, într-un comunicat remis Mediafax.
Regia Autonomă a Distribuţiei şi Exploatării Filmelor - RADEF RomâniaFilm "transmite sincere condoleanţe familiei şi apropiaţilor maestrului Sergiu Nicolaescu în această zi neagră pentru cultura românească, în care cel care de peste 50 de ani se identifică cu filmul românesc s-a hotărât să devină nemuritor prin trecerea sa în nefiinţă".
Conducerea RADEF RomâniaFilm reaminteşte publicului cinefil din România că în 6 decembrie 2012 cinematograful "Victoria" din Târgu-Jiu, complet refăcut, modernizat şi digitalizat, a primit numele marelui regizor, devenind cinema "Sergiu Nicolaescu", în semn de mulţumire şi apreciere pentru întreaga activitate a acestuia în slujba filmului românesc.