ایت الله هاشمی رفسنجانی ساعت ۱۸:۲۰ دقیقه روز یکشنبه ۱۹ دی ۱۳۹۵ در حالی که به تنهایی در استخر کوشک متعلق به مجمع تشخیص مصلحت نظام در نزدیکی مجموعه سعدآباد شنا می‌کرد، دچار علائم ایست قلبی شد و در شرایطی که علایم حیاتی نداشت، به بیمارستان شهدای تجریش منتقل شد مراحل احیای قلبی برای وی انجام شد اما بیش از یک ساعت تلاش برای احیای وی عملیات ناموفق ماند و وی ساعت ۱۹:۳۰ دقیقه همان روز در ۸۲ سالگی درگذشت وی اعلام گردید.رفسنجانی پیش از آن در جایی گفته بود که معمولاً هفته‌ای دو بار و تنها در استخر شنا می‌کند.
پس از این حادثه مهدی هاشمی از زندان با خودروی نیروی انتظامی برای دیدن آیتالله هاشمی وارد بیمارستان شد. سایر فرزندان وی و رئیس‌جمهوری نیز در بیمارستان حاضر شدند.بعد از تأیید خبر مرگ آیتالله هاشمی وزیر بهداشت گفت ظاهراً تیم پزشکی همراه ایشان نبوده، درحالی که همراه شخصیت‌ها باید تیم پزشکی حاضر باشد. سید مهدی طباطبایی از نزدیکان وی او را شهید راه ناحق دانست.
پیکر وی همان روز درگذشتش از بیمارستان به حسینیه جماران منتقل شد و شخصیتهای سیاسی و مذهبی برای وداع به جماران مراجعه کردند. دو روز بعد پیکر وی برای تشییع به دانشگاه تهران منتقل گردید.