Agnès a dat naștere la trei fiice pe care le-a născut regele: Marie de France, Charlotte de France și Jeanne de France. În timp ce era însărcinată cu cel de-al patrulea copil al lor, ea a călătorit din Chinon în plină iarnă pentru a i se alătura lui Charles în campania din 1450 la Jumièges, dorind să fie alături de el ca sprijin moral. Acolo, s-a îmbolnăvit brusc și a murit la vârsta de 28 de ani. Deși inițial s-a crezut că cauza morții a fost dizenteria. În 2005, medicul legist francez Philippe Charlier a examinat rămășițele ei și a constatat că cauza morții a fost otrăvirea cu mercur. Acest lucru nu înseamnă că Sorel a fost ucisă, deoarece mercurul era folosit uneori în preparatele cosmetice și, de asemenea, pentru a trata viermii. prin urmare, acesta ar fi putut fi motivul morții sale.
Verișoara lui Sorel, Antoinette de Maignelais, i-a luat locul ca amantă a regelui după moartea acesteia.