Er starb nach Angaben seiner Agenten im Alter von 67 Jahren an einem Herzinfarkt in Malibu in Kalifornien.

Madsen spielte in vielen Quentin-Tarantino-Filmen mit, darunter "Kill Bill" und "Reservoir Dogs". In seiner mehr als 40-jährigen Karriere war der Schauspieler bei über 300 Produktion dabei. Er wirkte auch in "Donnie Brasco", "Thelma & Louise", "Sin City" und "Once Upon a Time... in Hollywood" mit.