После концерта в Могилёве (Белоруссия) 16 февраля 2010 года Толкунова была госпитализирована в реанимацию местной больницы. После выписки ее перевели на обследование в Боткинскую больницу. 22 марта 2010 года в 6 часов утра она впала в кому и через два часа умерла[1]. Валентину Толкунову похоронят 24 марта 2010 года на Троекуровском кладбище в Москве[2]. Cоболезнования родным и близким певицы выразил Президент России Дмитрий Медведев[3].