Preminuo je u bolnici Sveti Sava u Beogradu, a uzrok smrti je bio skup više bolesti od kojih je bolovao godinama unazad.
Živojinović je 17. oktobra 2006. godine preživeo srčani udar. Tri godine kasnije je imao gangrenu koju je sanirao na Kubi, da bi mu se opet povratila povredom noge na snimanju svog poslednjeg filma (Led) 2011. godine.[13] Posle moždanog udara pretrpljenog 4. jula 2012. godine, oporavljao se u Selters Banji kod Mladenovca.
Sahranjen je 26. maja 2016. godine, u Aleji zaslužnih građana na Novom groblju u Beogradu.
Bata Živojinović je više voleo pozorište od filma, iako je u njemu igrao samo nekoliko godina. Njegov filmski debi iz 1955. godine u filmu Pesma sa Kumbare reditelja Radoša Novakovića bio je početak izuzetno plodne karijere.
Živojinović je, bez sumnje, odigrao više filmskih uloga od bilo kog glumca u istoriji jugoslovenske kinematografije. Kontinuiranu filmsku karijeru, zbog koje napušta pozorište, započeo je epizodama u Vlaku bez voznog reda iz 1959. godine i Ratu iz 1960. godine. Oba navedena ostvarenja je režirao Veljko Bulajić, u čijim će skoro svim kasnijim filmovima Bata Živojinović igrati glavne uloge.
Oženio se 1960. godine svojom velikom ljubavlju, dvadesetogodišnjom Julijanom - Lulom, s kojom će dobiti dvoje dece: sina Miljka 1961. godine i ćerku Jelenu 1964. godine. Venčani kum im je bio Batin kolega iz Savremenog pozorišta na Crvenom krstu, glumac Miodrag Popović Deba. Po sopstvenom priznanju, supruga Lula s kojom je proveo 55 godina u skladnom braku predstavljala mu je najveći oslonac tokom plodne i naporne dugogodišnje karijere, praćene čestim i dugim odsustvima od kuće.
U karijeri je igrao više od 400 filmskih i televizijskih uloga, od kojih su mnoge antologijske. U monografiji beleži 333 filma, te 17 vesterna za koje sam kaže da su snimljeni u Nemačkoj i da se za njih gotovo i ne zna. Ovo ga veoma verovatno čini jugoslovenskim i srpskim glumcem sa dosada najviše odigranih uloga u celokupnoj glumačkoj karijeri.
GODINU DANA BEZ GLUMAČKE LEGENDE: Pomen Bati Živojinoviću na Novom groblju!
