Holbrooke, de 69 años, había quedado hospitalizado el viernes al sentirse indispuesto con dolores en el pecho mientras trabajaba en su oficina en el Departamento de Estado.
Fue operado de urgencia después de que se le diagnosticara un desgarro en la aorta y desde entonces se encontraba en estado muy grave.
Unos minutos antes de su muerte, el presidente de EEUU, Barack Obama le había rendido homenaje y expresado su esperanza de que se pudiera recuperar.