Pada 8 April 2012, Khil menderita strok dan dimasukkan ke hospital dengan kecederaan otak yang serius di Hospital Mariinsky di St Petersburg, di mana dia mengalami koma sejurus selepas itu. [4] Keadaannya kemudian dilaporkan kritikal, dengan kerosakan otak yang kini tidak dapat dipulihkan. Doktor pada awalnya optimis mengenai pemulihan separa, tetapi kemudian menarik kembali kenyataan ini. [5] Dia meninggal di hospital di St Petersburg pada 4 Jun 2012, akibat komplikasi akibat strok, berusia 77 tahun, dua hari selepas ulang tahun ke-49 anaknya. [6] [7] [8]