Sandro no pudo superar el progreso de su sepsis generalizada. Falleció en el Hospital Italiano de Mendoza por un shock séptico, según informó Claudio Burgos, jefe del equipo que lo operó. Su deceso se produjo a las 20:47 del 4 de enero de 2010. Había afrontado cinco intervenciones luego del trasplante cardiopulmonar (dos de ellas efectuadas el mismo día de su muerte) y había luchado por su vida durante 45 días. Inmediatamente, la noticia repercutió en todos los medios argentinos y en las redes sociales.51​ Los diarios estadounidenses The New York Times y The Washington Post publicaron en tapa de sus ediciones electrónicas del 5 de enero de 2010 la noticia de la muerte del cantante titulando textualmente: «Muere a los 64 años el cantante Sandro, el Elvis argentino