L'animo forte e coraggioso, mai però precipitoso e imprudente, di Valsalva trapelava anche dal suo aspetto fisico: aveva la fronte alta e ampia, occhi neri e vivaci, un volto sereno non privo di austerità e mani solide e agili all'occorrenza. Il corpo era snello da giovane, ma negli ultimi sei, sette anni fu aggravato dall'obesità a causa di malattie che lo portarono alla morte. Dapprima infatti la tosse, da cui era stato affetto da giovane, incominciò ad aggravarsi, causando sete e secchezza delle fauci e costringendolo a ingerire una quantità notevole d'acqua; da ciò derivò un'insonnia notturna e ovviamente una sonnolenza diurna. Cambiarono anche le sue abitudini alimentari, incominciò a mangiare a dismisura e a vomitare dopo il pranzo. A questo si aggiunsero lancinanti dolori addominali notturni a livello del colon, che furono erroneamente interpretati come coliche renali, finché si arrivò a comprendere che si trattava di una malattia diversa: apoplessia, complesso sintomatico caratterizzato da abolizione della coscienza, della sensibilità e della motilità, dovuto a emorragia cerebrale con distruzione di sostanza cerebrale). Infatti, la sera del 2 febbraio del 1723 ebbe all'improvviso una paralisi facciale e da lì a poco, nonostante l'immediato soccorso di medici e di presenti, morì. Ebbe un funerale degno della sua persona e fu sepolto nella chiesa di San Giovanni in Monte, a Bologna. I monumenti che gli furono dedicati dai canonici della chiesa, dagli amministratori dell'Ospedale degli Incurabili e dell'Università sono la testimonianza del rimpianto che lasciò dopo la sua morte. Un altro monumento fu posto a Imola, nella chiesa di San Domenico, luogo che Valsalva, se fosse morto nella sua città, aveva scelto per essere tumulato. Fu la moglie a occuparsene. Ella era sempre stata rispettosa del marito e lo fu ancora di più nel rispettare i suoi desideri anche dopo la morte, non lasciandosi corrompere né da lusinghe né da offerte in denaro; sapeva infatti che egli avrebbe voluto lasciare i suoi strumenti chirurgici all'Ospedale degli Incurabili e la raccolta dei pezzi anatomici, soprattutto quelli dell'organo dell'udito a cui aveva lavorato per ben sedici anni pubblicando anche il “ De aure humana tractatus ”, all'Istituto dell'Accademia delle Scienze, e adempì la sua volontà. Si erano sposati nel 1710 e avevano avuto sei figli: due maschi e quattro femmine. Valsalva non lasciò eredi maschi, perché morirono in età infantile come anche la più giovane delle figlie.