ปราโมทย์พบว่าตนป่วยเป็นโรคมะเร็งปอดในช่วงต้นปี พ.ศ. 2554 ทั้งที่ซึ่งเขาไม่ได้เป็นคนดื่มเหล้าหรือสูบบุหรี่ จากนั้นเขาได้เข้ารับการรักษาเป็นระยะเวลาเกือบ 2 ปี[1] ปราโมทย์ได้เสียชีวิตลงอย่างสงบในวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2555 ด้วยโรคมะเร็งปอด ที่โรงพยาบาลรามาธิบดี โดยญาติได้นำร่างของเขาไปประกอบพิธีที่วัดถาวรวราราม จังหวัดกาญจนบุรี ซึ่งเป็นบ้านเกิดของเขา และกำหนดพิธีฌาปนกิจศพในวันที่ 9 ของเดือนเดียวกันนี้[6][7] ในการจากไปนี้ คุณหญิงปัทมา ลีสวัสดิ์ตระกูล ซึ่งเป็นประธานที่ปรึกษาสมาคมแบดมินตันฯ ได้แสดงการไว้อาลัยผ่านทางเฟซบุ๊กของ ด.ต.ปราโมทย์ รวมทั้ง รัชนก อินทนนท์ ที่เคยรับการฝึกสอนจาก ด.ต.ปราโมทย์ ก็ได้แสดงความอาลัยผ่านทางอินสตาแกรมด้วยเช่นกัน[5]