2012年（平成24年）5月29日、老衰のため東京都港区の自宅で亡くなった[7][24][25]。満100歳没（享年101）。葬儀・告別式は2012年6月3日、多くの映画関係者や俳優などが参列する中、増上寺光摂殿で執り行われた[26]。墓所は妙心寺衡梅院にあるが、遺骨の半分は鎌倉霊園に埋葬された後、「裸の島」の舞台である三原市宿祢島に散骨された。

2012年6月26日、日本政府は新藤が数々の作品を世に送り出した功績を讃え、多年に亘る映画界への貢献を評価して死去日の5月29日をもって従三位に追叙する閣議決定を行った[27]。
映画
監督作品

愛妻物語（1951年） - キネマ旬報ベストテン第10位

雪崩（1952年）

原爆の子（1952年） - カルロヴィ・ヴァリ国際映画祭グランプリ、エディンバラ国際映画祭脚本賞・名誉賞、英国アカデミー賞国連平和賞、メルボルン国際映画祭グランプリ、ポーランドジャーナリスト協会名誉賞、フランス映画愛好家連盟賞

縮図（1953年）原作：徳田秋声 - キネマ旬報ベストテン10位

女の一生（1953年）

どぶ（1954年）

狼（1955年）

銀心中（1956年）原作：田宮虎彦

流離の岸（1956年）

女優（1956年）

海の野郎ども（1957年） - 石原裕次郎主演作。船に乗ってやって来た外国人労働者との軋轢と交流を描く

悲しみは女だけに（1958年）

第五福竜丸（1959年） - キネマ旬報ベストテン8位

花嫁さんは世界一（1959年） - 東宝製作であり、フランキー堺、雪村いづみ主演により日系米国人青年の花嫁探しを描いた、新藤監督異色のロマンティック・コメディ

裸の島（1960年） - モスクワ国際映画祭グランプリ、メルボルン国際映画祭グランプリ、リスボン映画祭銀賞、ベルリン国際映画祭セルズニック銀賞、諸国友好のための親善映画祭グランプリ、マンハイム映画祭グランプリ、宗教と人間の価値映画祭国際ダグ・ハマーショルド賞、キネマ旬報ベストテン6位

人間（1962年）原作：野上弥生子 - 文部省芸術祭文部大臣賞

母（1963年） - 毎日芸術賞、キネマ旬報ベストテン8位

鬼婆（1964年）

悪党（1965年）原作：谷崎潤一郎 - キネマ旬報ベストテン9位

本能（1966年） - キネマ旬報ベストテン7位

性の起原（1967年）

藪の中の黒猫（1968年）

強虫女と弱虫男（1968年）

かげろう（1969年） - キネマ旬報ベストテン4位、文化庁芸術祭優秀賞

触角（1970年）

裸の十九才（1970年） - モスクワ国際映画祭金賞、キネマ旬報ベストテン10位

鉄輪（1972年）

讃歌（1972年）原作：谷崎潤一郎

心（1973年）原作：夏目漱石

わが道（1974年） - キネマ旬報ベストテン6位

ある映画監督の生涯 溝口健二の記録（1975年） - キネマ旬報ベストテン1位・監督賞

竹山ひとり旅（1977年） - モスクワ国際映画祭監督賞・ソ連美術家同盟賞、キネマ旬報ベストテン2位

ドキュメント8.6（1978年） - テレビドキュメンタリーとして製作。「原爆の子」の子役達との再会。原爆投下したエノラ・ゲイ号の元機長ポール・ティベッツとの面談を要求

絞殺（1979年） - ヴェネツィア国際映画祭、乙羽信子「主演女優賞」

北斎漫画（1981年） - キネマ旬報ベストテン8位

地平線（1984年）

ブラックボード（1986年）

落葉樹（1986年）

さくら隊散る（1988年） - キネマ旬報ベストテン7位

?東綺譚（1992年） - キネマ旬報ベストテン9位

午後の遺言状（1995年） - モスクワ国際映画祭ロシア批評家賞、キネマ旬報ベストテン1位、日本アカデミー賞最優秀作品賞 他多数