문지윤은 지난 2020년 3월 18일 급성 패혈증으로 눈을 감았다. 향년 36세. 문지윤은 사망 이틀 전인 16일, 인후염이 악화된 후 급성 패혈증으로 번지면서 끝내 숨을 거뒀다.
문지윤은 사망 전 자동차 광고를 촬영했던 상황으로 이 광고는 그의 유작이 돼 더욱 안타까움을 안겼다. 당시 소속사 가족이엔티는 광고사, 유가족과 내부 회의를 진행한 후 광고 송출을 결정, "문지윤의 최근 가장 즐겁고 행복한 모습이다. 마지막까지 사랑해주신 팬들과 시청자, 애도와 조의를 표해주신 감사한 모든 분들에게 아들의 모습을 보여주고 싶다"라고 전했다.
고인은 2002년 드라마 '로망스'로 데뷔했으며 '쾌걸춘향', '일지매', '빅', '선덕여왕', '역도요정 김복주', 영화 '나의 PS 파트너' 등에 출연하며 신스틸러로 활약했다.