Au mois de juillet 1100, alors qu’il dirigeait des opérations du siège d’Acre, il "fut pris d'une grave maladie, incurable, qui l'amena jusqu'à la mort : son mal empira et les remèdes furent inutiles, il reçut le viatique du salut, et, dévot pénitent (...), il entra dans la voie de toute chair pour aller recevoir une rétribution centuple, et jouir de la vie éternelle au milieu des esprits bienheureux", raconte Guillaume de Tyr.
Selon certains il fut atteint par une flèche empoisonnée. Pour d’autres, il aurait mangé des fruits empoisonnés par l’émir de Césarée. D’autres encore parlent de la peste. Aujourd’hui, on envisage davantage la typhoïde. Bref, on ne sait pas.
Au dire de ses contemporains, il était doté d’une force herculéenne et, parmi les hommes de son temps, excellait dans le maniement des armes et dans tous les exercices de chevalerie.
Sa gloire, mêlée de légende et de vérité, était immense. Cet Atlas pouvait supporter le poids des fables et exagérations dont les romans et la poésie d’emparèrent. Il est vrai que la part de vérité le concernant était déjà si belle et si grande que les fables pouvaient bien être considérées comme des faits historiques avérés.
Si Godefroi était un prince distingué par ses qualités morales et physiques, ses bonnes mœurs, sa bravoure, son expérience, sa générosité, sa piété sans être dévot, et s'il était relativement pacifique et modéré, il n’en était pas moins, comme tous les guerriers de l’époque, capable de grands excès de violence .
Sa mort, survenue si rapidement, posa un problème quant au lieu de son inhumation. Il fallut quatre jours pour décider d’un endroit digne de recevoir sa dépouille et l’aménager.
Le 23 juillet, le héros de la première croisade, le légendaire Godefroi de Bouillon fut "enseveli dans l'église du Sépulcre du Seigneur, au-dessous du calvaire où le Seigneur a souffert la passion".