Após o afastamento de Arbenz, sua família refugiou-se na embaixada do México, onde permaneceu por 73 dias. A morte de sua filha, Arabella Arbenz, em outubro de 1965, deixou-o profundamente abalado. Em 27 de janeiro de 1971, um acidente incomum foi fatal para o ex-presidente: durante o banho, o rádio caiu na banheira em que Arbenz se encontrava. Ele sofreu um infarto e faleceu aos 57 anos. Seu corpo foi enterrado ao lado de Arabella.
Era casado com María Cristina Vilanova, com quem tinha outros 2 filhos: Leonora e Jacobo Arbenz Jr.