Pada bulan Oktober 1635, Champlain menghidap angin ahmar dan mengalami kelumpuhan. Beliau meninggal dunia tanpa anak pada 25 Disember 1635 dan dikebumikan sementara di sebuah kubur tak bertanda semasa menunggu pembinaan Gereja Monsieur le Gouverneur disiapkan. Malangnya, gereja itu dimusnahkan oleh kebakaran pada tahun 1640 dan dengan segera dibina semula. Bagaimanapun, tidak terdapat sebarang maklumat tentang gereja itu selepas tahun 1640, walaupun ia diketahui tidak wujud lagi selepas tahun 1674. Oleh itu, tapak pengebumian Champlain yang tepat kini tidak diketahui.

Rekod-rekod Jesuit mengatakan bahawa Champlain meninggal dunia di hadapan kawannya, Charles Lallemant, yang juga mendengar pengakuan dosa Champlain, suatu perkara yang menenangkan bagi seorang penganut Katolik pada zaman itu.

Tidak terdapatnya sebarang potret Champlain yang tulen. Lukisan-lukisan tentang Champlain telah ditunjukkan sebagai gambar-gambar Michel Particelli d’Émery. Satu-satunya gambar Champlain yang masih wujud ialah sebuah turisan mengenai pertempurannya di Tasik Champlain pada tahun 1609, tetapi bahagian muka Champlain dalam turisan itu terlalu kabur untuk dikesani.