中山美穗於2002年6月3日結婚，與芥川賞（1997年，《海峡の光》）小說家辻仁成結婚，辻仁成也是音樂人與電影導演。兩人婚後移居法國巴黎，中山美穗在2004年1月產下兩人愛子，但她與辻仁成在2014年7月8日離婚，兒子主要由父親照顧。當時兩人的婚姻狀況曾是日媒追逐焦點，中山美穗與音樂家涉谷慶一郎的不倫新聞也在八卦雜誌鬧得沸沸揚揚。
《日刊體育》指出，中山美穗6日上午7時還與同事在Line上討論當天的聖誕公演事宜，原訂當天9點要一同搭乘新幹線，但中山美穗卻沒有在月台出現，事務所也聯絡不上她。事務所隨後派人到中山美穗的住處查看，卻發現她疑似溺斃在浴缸中。中山美穗的官網也隨即宣告，當天下午5時30分及晚間8時30分的「Miho Nakayama Christmas Concert 2024 in Billboard Live」演出活動取消，理由寫的是「中山美穗身體不適」。
富士電視台指出，醫師伊藤博道從遺體姿態與現場狀況初步判斷，中山美穗有可能因為浴室內外的溫差造成不適，才會在浴缸中不幸溺斃。伊藤博道提醒民眾，溫度突然變化可能導致血壓波動，容易產生「熱休克」（Heat shock）。因此當天氣突然變冷時，洗澡前應該先讓身體降溫再進入浴缸，否則血壓容易快速下降，就可能發生熱休克。如果泡澡時感到身體不適，若沒有家人可以幫忙，應該盡快離開浴缸、並且平躺，將雙腳稍微抬高到心臟上方，保持血液流向心臟和大腦。
中山美穗的經紀公司BIG APPLE於6日下午發表官方聲明，表示「對於一向關照我們的相關人士與支持中山美穗的粉絲們，我們對於突然需要告知如此令人痛心的消息，感到非常遺憾與不安。這起意外也讓我們深感震驚與悲痛，至今無法平復。關於中山美穗的死因目前仍在確認中，懇請媒體朋友顧及其家人及親屬的感受，避免過度採訪與報導，敬請理解並配合」。
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