Khi NSND Hoàng Dũng đang thực hiện quay bộ phim "Trở về giữa yêu thương" (phát sóng trên VTV1) thì phát hiện bị mắc ung thư và di căn vào cột sống.
Trước đó, vào buổi họp báo ra mắt phim "Trở về giữa yêu thương" vào ngày 11.12.2020, cố nghệ sĩ phải nhờ người đỡ lên sân khấu để giao lưu cùng khán giả. Ông cũng cho biết hiện đang bị viêm cơ, khi ho cũng đau và có những hôm chỉ ngủ được 2 tiếng. Thế nhưng nghệ sĩ vẫn cố gắng hết mình để không ảnh hưởng nhiều đến tiến độ quay phim.
Khi được bạn bè thăm hỏi, Hoàng Dũng vẫn vô cùng lạc quan, vui vẻ và khẳng định sức khỏe bản thân rất ổn.
Cuối tháng 12, “ông trùm” "Người phán xử" tiến hành phẫu thuật tại bệnh viện Việt Đức (Hà Nội). Sau ca mổ, ông gầy và yếu hơn, thường xuyên hôn mê, phải nằm viện từ đó đến nay. Tuy nhiên, tình trạng bệnh diễn biến xấu nên ông được chuyển sang Viện Huyết học truyền máu trung ương và mất tại đây.
Cho đến cuối đời, NSND Hoàng Dũng vẫn luôn giữ một hình ảnh đẹp đối với người hâm mộ. Chính vì thế, ông giấu bệnh tình trước truyền thông, chỉ nói mình bị đau cột sống và cảm thấy tủi thân nếu những hình ảnh tiều tụy của mình bị lan truyền ra ngoài.
Vào ngày 14.2 (Mùng 3 Tết), NSND Hoàng Dũng qua đời vào lúc 14h15 phút, hưởng thọ 65 tuổi. Ông có thời gian dài chiến đấu và chữa trị tích cực nhưng đã không qua khỏi.
NSND Hoàng Dũng sinh năm 1956 tại Hà Nội. Đến với nghệ thuật một cách tình cờ song ông lại ghi dấu ấn và để lại trong lòng khán giả nhiều vai diễn ấn tượng ở các tác phẩm "Thái sư Trần Thủ Độ" (2013), "Người phán xử" (2017), "Về nhà đi con" (2019), Sinh tử (2019), "Những ngày không quên" (2020), "Trở về giữa yêu thương" (2020)... Ngoài ra, ông còn là gương mặt quen thuộc tại sân khấu kịch với nhiều vở diễn ấn tượng, trong đó phải kể đến "Tôi và chúng ta".