Theo thông tin từ người nhà của Hoa hậu Nguyễn Thu Thuỷ thì cô qua đời vào 4h30 sáng ngày 5/6/2021 do đột quỵ. Trước đó, sức khoẻ của Thu Thuỷ vẫn tốt và không có dấu hiệu bất thường.
Cũng theo thông tin từ phía gia đình, Lễ viếng sẽ được diễn ra vào hồi 10h45 ngày 8/6/2021 tại nhà tang lễ Quốc Gia số 5 Trần Thánh Tông, Hà Nội. Lễ truy điệu và đưa tang vào hồi 11h45 ngày 8/6/2021. Hoả táng tại Nghĩa Trang Hoàn Vũ, an táng tại quê nhà.
Ngay khi nhận được thông tin Hoa hậu Thu Thuỷ qua đời, đông đảo bạn bè và nghệ sĩ đã bày tỏ sự bàng hoàng và xót xa, đồng thời gửi lời chia buồn tới gia đình của Hoa hậu Thu Thuỷ.
Dưới bài đăng của em trai Hoa hậu Thu Thủy, nhiều khán giả để lại bình luận xót xa, chia buồn cùng gia đình cô.
MC người mẫu Thúy Hạnh chia buồn: “Thương bạn quá Nguyễn Thu Thủy ơi... Sao bạn ra đi đột ngột thế này. Hụt hẫng quá!!!"
MC Quang Minh không khỏi bàng hoàng: "Bàng hoàng khi nghe tin buồn về em. Vĩnh biệt cô gái xinh đẹp. Hoa hậu Việt Nam 1994 Nguyễn Thu Thủy. Xin gửi lời chia buồn sâu sắc đến gia đình Thuỷ".
Nam ca sĩ Minh Quân cũng đồng thời gửi lời chia buồn đến gia đình của Thu Thủy: “ÔI sốc quá! Hoa hậu Việt Nam 1994 Nguyễn Thu Thuỷ từ trần! Xin thành kính phân ưu cùng gia đình".
Siêu mẫu Xuân Lan, ca sĩ Cindy Thái Tài cũng đồng loạt gửi lời chia buồn, tiếc thương đến Hoa hậu Thu Thủy.