توفي الفنان علاء ولي الدين في 11 فبراير 2003 عن عمر يناهز التاسع والثلاثون والذي وافق آنذاك أول أيام عيد الأضحى من جراء مضاعفات السكري الذي كان يعاني منه.
جدير بالذكر أن آخر عرض في السينما لعلاء ولي الدين كان «ابن عز»، لكن آخر فيلم قام بتصويره ولم يكمل تصويره نتيجة لوفاته هو فيلم «عربي تعريفة» لحازم الحديدي.