Τους τελευταίους μήνες ο ηθοποιός έδινεαντιμετώπιζε μάχη για να κρατηθεί στη ζωή, καθώς αντιμετώπιζετον [[Καρκίνος του πνεύμονα|καρκίνο του πνεύμονα]]. Στο πλευρό του ήταν η οικογένειά του, φίλοι και συνάδελφοι. Ο Γιώργος Βασιλείου πέθανε τα ξημερώματα της Τετάρτης στις 2 Νοεμβρίου 2016 σε ηλικία 66 ετών,<ref>Αθηναϊκό-Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων:«[http://www.amna.gr/articlep/129578/%C2%ABEfuge%C2%BB-apo-ti-zoi-o-ithopoios-Giorgos-Basileiou Έφυγε από τη ζωή ο ηθοποιός Γιώργος Βασιλείου]». Δημοσιεύθηκε Τετάρτη 02/11/2016 09:25:06. [https://web.archive.org/web/20161113120903/http://www.amna.gr/articlep/129578/%C2%ABEfuge%C2%BB-apo-ti-zoi-o-ithopoios-Giorgos-Basileiou Αρχειοθετήθηκε] 13/11/2016. Ανακτήθηκε 13/11/2016.</ref> μετά από πολύμηνη και δυνατή μάχη με τον καρκίνο.<ref name=":0" /><ref name=":1" /> Ο ηθοποιός κηδεύτηκε στις 3 Νοεμβρίου 2016, από το Νεκροταφείο (κοιμητήριο) Ζωγράφου.
