Según informes, el fallecimiento ocurrió en su apartamento en Nueva York, cerca de Columbus Circle, y la policía ha indicado que no se investiga como un crimen violento. En un comunicado emitido por el Departamento de Policía de Nueva York, se detalló que los agentes respondieron a una llamada al 911 alrededor de las ocho de la mañana, encontrando a la actriz inconsciente en su domicilio, donde fue declarada muerta. Las autoridades han afirmado que se llevará a cabo una autopsia para determinar las causas precisas del deceso.
Fuentes cercanas han señalado que Trachtenberg había sido sometida recientemente a un trasplante de hígado, lo que podría haber derivado en complicaciones. Sin embargo, no se descarta que la muerte haya sido por causas naturales.
La última vez que Trachtenberg estuvo activa en redes sociales fue hace una semana, donde compartió fotos relacionadas con su carrera profesional. Durante los últimos meses, la actriz había sido objeto de especulaciones sobre su estado de salud debido a su apariencia en sus publicaciones. En respuesta, en enero de 2024, Trachtenberg expresó en Instagram su malestar por los comentarios negativos, aclarando que a sus 38 años se encontraba feliz y saludable, sin haberse sometido a cirugía plástica. 
Trachtenberg dejó una huella indeleble en la cultura pop, especialmente por sus papeles de ‘Georgina Sparks’ en Gossip Girl y ‘Dawn Summers’ en Buffy, cazavampiros, consolidándose como una de las actrices más queridas de su generación. Su trágica partida deja un vacío en el mundo de la televisión y el cine.