Однако в начале октября состояние здоровья Филатова внезапно ухудшилось. В течение нескольких дней организм актёра функционировал на искусственной почке. Наконец 10 октября ему была сделана операция по пересадке почки, которую провёл директор Института трансплантологии и искусственных органов академик Валерий Шумаков.
В последние годы Филатов, несмотря на болезнь, продолжал работать. Он написал несколько пьес в стихах, выпустил несколько книг, снял более десятка выпусков передачи «Чтобы помнили». Впереди у него было много планов, но судьба, к сожалению, отпустила ему слишком мало времени. 26 октября 2003 года Л. Филатов скончался.