สันนิษฐานกันว่าเอลิซาเบธได้ตั้งครรภ์อีกครั้งหลังพยายามจะมีทายาทชายในบัลลังก์อีกคนหลังอาร์เธอร์สิ้นพระชนม์ เผื่อกรณีที่เฮนรี พระโอรสที่ยังมีชีวิตอยู่อีกคนเกิดสิ้นพระชนม์ การตั้งครรภ์ทายาทเป็นหนึ่งในหน้าที่สำคัญที่สุดของพระราชินีคู่สมรส โดยเฉพาะสำหรับราชวงศ์ใหม่อย่างทิวดอร์ แต่ระบบภูมิคุ้มกันที่เสื่อมลงทำให้ร่างกายของพระองค์อ่อนแออย่างมากจนเกิดภาวะติดเชื้อหลังคลอดในเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 1503

วันที่ 11 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1503 เอลิซาเบธแห่งยอร์กวัย 43 พรรษาได้สวรรคตในหอคอยแห่งลอนดอนด้วยภาวะแทรกซ้อนจากการคลอดพระโอรสธิดาคนที่แปดซึ่งเป็นพระธิดานามว่าแคทเธอรีนที่สิ้นพระชนม์หลังการคลอดเมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ ในตอนที่สวรรคตพระองค์เหลือพระโอรสธิดาอยู่เพียงสามคน คือ มาร์กาเร็ต, เฮนรี และแมรี ร่างของเอลิซาเบธแห่งยอร์กถูกฝังที่โบสถ์น้อยของพระเจ้าเฮนรีที่ 7 ในวิหารเวสต์มินสเตอร์

หลักฐานทางเอกสารเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของพระเจ้าเฮนรีที่ 7 กับเอลิซาเบธแห่งยอร์กมีอยู่ไม่มาก แต่เอกสารที่หลงเหลืออยู่หลายฉบับกล่าวว่าความสัมพันธ์ระหว่างทั้งคู่เป็นความรักที่นุ่มนวลอ่อนโยน ตลอดชีวิตสมรส กษัตริย์ไม่เคยมีสนมลับ พระองค์อยู่กับพระมเหสีและมีสายสัมพันธ์รักใกล้ชิดร่วมกัน ซึ่งไม่ใช่เรื่องที่ดีนักในสายตาของที่ปรึกษาผู้จงรักภักดีที่มองว่ากษัตริย์ไม่ควรมีความรู้สึกต่อคู่สมรสมากเกินไป แต่พระเจ้าเฮนรีที่ 7 หาได้สนใจ พระองค์ยังคงรักและใส่ใจพระมเหสีจนถึงวันสุดท้ายของพระนาง

นักประวัติศาสตร์ส่วนหนึ่งอ้างว่าหลังการสวรรคตของเอลิซาเบธ พระเจ้าเฮนรีปลีกวิเวกเพียงลำพังและสั่งห้ามไม่ให้ใครมารบกวนการไว้อาลัยให้แก่การจากไปของพระมเหสีของพระองค์ พระองค์เริ่มล้มป่วยและไม่สามารถดึงตัวเองออกมาจากความเศร้าโศกได้ สมาชิกหลายคนในราชสำนักของพระองค์เริ่มมองพระองค์เป็นผู้ปกครองและคนที่ไร้ความสามารถ พระองค์เอาแต่สะอื้นและกลายเป็นคนไม่พูดไม่จา สมาชิกราชสำนักแนะนำให้พระองค์สมรสใหม่และมีข้อเสนอสมรสถูกยื่นเข้ามามากมาย แต่พระองค์ก็ยังครองตนเป็นม่ายและสวรรคตในปี ค.ศ. 1509 ร่างของพระองค์ถูกฝังเคียงข้างกับเอลิซาเบธ พระมเหสีผู้ล่วงลับของพระองค์ในโบสถ์น้อยของพระองค์เอง