توفي موسى بن عبد الله العضيب يوم الاثنين ٢٣/ ٦/ ١٤١٧ هـ بعد جلطة في القلب أدخل على أثرها المستشفى التخصصي في بريدة فاهتم به أمير القصيم فيصل بن بندر بن عبد العزيز وطلب فريقا طبيا من المستشفى التخصصي في الرياض أرقى مستشفيات المملكة، فجاء الفريق على طائرة خاصة وكشف عليه، ثم عاد بالطائرة وجاء مرة أخرى من الرياض وكان أمير القصيم يتصل بمدير المستشفى اتصالا مستمرا يسأل عن صحته ويحرصه على العناية به وذلك لمكانته عنده وعند غيره من أبناء البلد، ولكن كان نفذ حكم القضاء فيه وتوفي، وقد دفن يوم الثلاثاء ٢٤/ ٦/ ١٤١٧ هـ بمقبرة (الموطأ) في بريدة بعد أن صلى عليه في جامع بريدة الكبير فامتلأ المسجد بالمصلين يتقدمهم أمير القصيم والمشايخ، كما صلي عليه في المقبرة ثلاث مرات من جماعات من النّاس لم يدركوا الصلاة عليه في المسجد.
وعندما علمت بوفاته جئت من مكة إلى بريدة على الطائرة الوحيدة في مساء ذلك اليوم فوصلت في الثامنة مساء وقصدت منزله فوجدته غاصًا بالمعزين من أصدقائه وغيرهم، وقد حضر إلى بيته لتعزية أبنائه الأمير فيصل بن بندر أمير القصيم وكنت عنده فعزاهم جميعًا ولبث فترة يحدثهم ويحدثنا كما حضرت زوجة الأمير إلى بيته لتعزية نسائه وبناته.
وقد توفي موسى العضيب عن ٧٢ سنة أما والده فقد عمر ٩٨ سنة وأما أمه فإنها تجاوزت المائة سنة، ولا تزال على قيد الحياة بعد موته.
ثم توفيت في أول عام ١٤١٩ هـ عن ١٠٨ سنوات وخلَّف موسى العضيب عشرة أبناء واثنتي عشرة بنتًا وثلاث زوجات.
وقد رثته الصحف والأفراد والأسر فكان من ذلك شركة أسمنت القصيم الذي كان يتولى رئاستها سنوات طويلة باسم نائب رئيس مجلس الإدارة وهو