Il meurt le samedi 11 mars 1978 à son domicile parisien d'un œdème pulmonaire dû à une électrocution accidentelle. Il devait, dans l'après-midi, participer à l'émission Rendez-vous du Dimanche, présentée par Michel Drucker. La radio et la télévision annoncent son décès à 16 heures par bulletin spécial. Le journal Libération titrera le lendemain « Claude François a volté, le chanteur préféré des moins de 10 ans s'est électrocuté dans sa salle de bains » - en référence aux élections du surlendemain.

Le 15 mars 1978, son nouveau 45 tours Alexandrie Alexandra arrive chez les disquaires, jour de ses obsèques, qui ont lieu en l'église d'Auteuil, à Paris. Il est enterré au cimetière de Dannemois, où de nombreuses personnes viennent se recueillir sur sa tombe. Il était propriétaire du moulin du village, aujourd'hui transformé en musée.

Le 11 mars 2000, à l'occasion du 22^e anniversaire de sa mort, une place Claude-François est inaugurée à Paris, boulevard Exelmans, dans le 16^e arrondissement, au pied de son ancien domicile parisien. En 2005, une rue d'Ismaïlia, en Égypte, est également baptisée en son honneur.

En 2009, selon Flèche Productions, Claude François a vendu 63 millions de disques (35 millions de son vivant et 28 millions depuis). À l'occasion du 30^e anniversaire de sa mort, le journal Libération qualifie l'artiste d'androgyne à paillettes et conteste le chiffre annoncé de 61,7 millions de disques vendus durant sa carrière. Dans son article du 11 mars, le quotidien ironise sur les émissions télé qui lui rendent hommage ainsi que sur ses 400 chansons composées, selon le même journal, aux trois quarts d'adaptations. Ainsi, longtemps mal considéré par une certaine critique et par une certaine élite intellectuelle, il serait devenu mieux considéré à partir des années 1990, réconciliant la France de Guy Lux et des Carpentier avec celle de Jacques Chancel. Également en mars, plusieurs artistes comme Jeanne Cherhal, Vincent Baguian, Alain Chamfort, AS Dragon, La Grande Sophie, Adrienne Pauly ou Elodie Frégé lui rendent hommage en reprenant ses chansons dans un album intitulé Autrement dit (Mercury/Universal) alors que sort un disque de ses chansons reprises en japonais.

Fin novembre 2009, le fils de Claude François, Claude François Jr, vend Jeune Musique SA, la société d'édition que son père avait créée en 1967. Avec plusieurs investisseurs, c'est le label Because qui a racheté tout le catalogue de chansons de Claude François