เมื่อปี 2556 ไพโรจน์ป่วยด้วยโรคอัมพฤกษ์ซีกซ้าย และยังล้มป่วยด้วยหลายโรค อาทิ ความดันโลหิตสูง เส้นเลือดในสมองตีบ กล้ามเนื้ออ่อนแรง หัวใจและต่อมลูกหมากโต รักษาตัวที่ที่โรงพยาบาลทหารผ่านศึก จนอาการดีขึ้น แต่เมื่อวันที่ 4 กันยายน 2556 ก็มีอาการทรุดลงอีกครั้ง จนต้องถูกส่งตัวเข้ารักษาอีกครั้งที่โรงพยาบาลราชวิถี

ในปี 2560 ไพโรจน์ได้เข้ารักษาตัวในโรงพยาบาลอีกครั้งจากอาการปอดติดเชื้อ และทางครอบครัวขอกำลังใจช่วยอุดหนุนชุดสังฆทานผ้าขนหนูเยื่อไผ่ของไพโรจน์ ใจสิงห์ เพื่อจะนำรายได้ไปรักษาอาการป่วย ซึ่งก็มีแฟน ๆ เข้ามาช่วยกันอุดหนุนจำนวนมากจนเป็นข่าวดัง ต่อมาในปี 2563 ไพโรจน์ อาการทรุดปอดติดเชื้อ จนกระทั่งในช่วงเช้าของวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2564 ไพโรจน์ก็จากไปอย่างสงบที่บ้านพัก ในวัย 77 ปี

ภายหลังการจากไปของนักแสดงระดับตำนานอย่าง ไพโรจน์ ใจสิงห์ ก็ทำให้คนดังในวงการบันเทิงออกมาแสดงความเสียใจและร่วมอาลัยต่อการจากไปในครั้งนี้เป็นจำนวนมาก