Thomas Mann morreu em 12 de agosto de 1955, aos 80 anos, de causa vascular: o rompimento de uma grande artéria no abdome, e não de câncer. As fontes concordam no tipo de problema, mas descrevem de modos um pouco diferentes qual foi a artéria e o mecanismo.
Em 18 de julho de 1955, de férias em Noordwijk, nos Países Baixos, ele sentiu dor e inchaço na perna esquerda. Os médicos diagnosticaram tromboflebite (inflamação de uma veia com coágulo). Levado a um hospital de Zurique, entrou em choque e morreu semanas depois.
Segundo a Wikipédia em inglês, a autópsia mostrou que o diagnóstico fora errado: houve a ruptura de um aneurisma da artéria ilíaca, com um grande hematoma atrás da cavidade abdominal e compressão e trombose da veia ilíaca. A Wikipédia em alemão fala em ruptura da parte inferior da aorta abdominal em consequência de arteriosclerose, e a Wikipédia em português resume a causa como aneurisma. Foi sepultado em 16 de agosto de 1955 no cemitério de Kilchberg, perto de Zurique.
Às vezes se ouve que Mann morreu de câncer de pulmão, mas nenhuma das fontes consultadas aponta isso como causa da morte. O Dicionário Histórico da Suíça registra a morte em Zurique ou Kilchberg, sem informar a causa.