Przeszedł na emeryturę w 1976. Zmarł 8 września 1980 w wyniku komplikacji wywołanych zapaleniem płuc.
Znaczenie Datowanie za pomocą węgla C-14, od czasu odkrycia, przekształciło się w rozległą dziedzinę badań, w których wykorzystuje się też inne izotopy promieniotwórcze, a stosowane metody są coraz bardziej wyszukane i dokładne. Nowe sposoby, na przykład metoda K-Ar z zastosowaniem promieniotwórczego potasu K-40, służą do ustalania wieku kontynentów i struktury geologicznej. Metody Rb-Sr z zastosowaniem atomów rubidu Rb-87 użyto do ustalenia wieku skał pobranych na Księżycu.
Życie osobiste i osobowość Ożenił się z Leonorą Lucindą Hickey, z którą miał córki bliźniaczki, Susan i Janet. Po rozwodzie w 1966 ożenił się z Leoną Woods Marshall.
Był człowiekiem wysokim i mocno zbudowanym, miał rude włosy. Przez całe życie był znany jako „dziki Bili”. Uważano go za dobrego nauczyciela, lecz bardzo surowego dla doktorantów. Jego poglądy na temat koniecznych cech fizyka były typowe dla okresu, w którym żył.
Publikacje Willard F. Libby: Radiocarbon Dating.