Léo Rosa morre no dia 9 de maio de 2021, aos 37 anos, após lutar quase três anos contra um câncer nos testículos. Ele descobriu a doença no final de 2017, vinha se tratando e tentava levar uma vida profissional ativa em meio aos cuidados com a doença.
O ator chegou a realizar 29 sessões de quimioterapia, duas cirurgias, mas no início de 2020 descobriu duas metástases. Ele começou a se dedicar a um tratamento alternativo, a chamada Terapia de Gerson, que envolve o consumo de alimentos naturais para ter melhor qualidade de vida.
Um dos seus últimos trabalhos foi na novela “Amor de Mãe”, em que interpretou um repórter, e na série “O Mecanismo”, da Netflix, em que viveu um policial.