Pada 17 April 2002, Endon menjalani pembedahan membuang payu dara bersama noda-noda limfa dan otot-otot di ketiak berdekatan di St John's Medical Center, Los Angeles, California, Amerika Syarikat. Kakak kembarnya (Noraini Mahmood) yang lebih awal didiagnosiskan dengan penyakit yang sama telah meninggal dunia pada 4 Januari 2003. Doktor mengesahkan Endon mengidap kanser pada 2001 dan mengambil perubatan herba dari profesor pelawat dari China. Endon turut menjalani 33 sesi radiasi dan fisioterapi serta urutan limfa dan rawatan kemoterapi Abraxene. Setelah pulang dari AS, beliau dimasukkan ke Hospital Putrajaya.

Endon meninggal dunia pada 20 Oktober 2005 bersamaan dengan 16 Ramadhan 1426 Hijrah akibat kanser payudara, 18 hari selepas pengembaliannya ke Malaysia. Beliau yang meninggal dunia pada umur 64, menghembus nafas terakhir pada jam 7.50 pagi di depan keluarga:

• Datuk Seri Abdullah Ahmad Badawi;
• dua anaknya, Kamaluddin dan Nori;
• menantu Azrene Abdullah dan Khairy Jamaluddin;
• empat cucunya; serta
• ibunya, Datin Mariam Abdullah.

Endon dikebumikan di Perkuburan Muslim Putrajaya di Taman Selatan, Presint 20, Putrajaya selepas solat Asar.[2]