19 grudnia 2012 roku FC Barcelona poinformowałpoinformowała, że u Vilanovy nastąpił nawrót raka [[Ślinianka przyuszna|ślinianki przyusznej]]<ref>{{cytuj stronę |url=http://futbol.as.com/futbol/2012/12/19/primera/1355911766_399172.html |tytuł=Tito Vilanova ha sido operado según la "planificación prevista" |opublikowany=AS |data=19 grudnia 2012 |data dostępu=26 kwietnia 2014 |język=es |imię=Santi |nazwisko=Giménez}}</ref><ref>{{cytuj stronę |url=http://www.mundodeportivo.com/20121219/fc-barcelona/tito-vilanova-cancer-enfermedad_54356484815.html |tytuł=Tito Vilanova recae de su enfermedad |opublikowany=Mundo Deportivo |data=19 grudnia 2012 |data dostępu=26 kwietnia 2014 |język=es}}</ref>. Po raz pierwszy został on wykryty 22 listopada 2011 roku<ref>{{cytuj stronę |url=http://www.lavanguardia.com/deportes/20111122/54239182912/tito-vilanova-operado-de-un-tumor-en-barcelona.html |tytuł=Tito Vilanova, operado de un tumor en Barcelona |opublikowany=La Vanguardia |data=22 listopada 2011 |data dostępu=26 kwietnia 2014 |język=es}}</ref>. 20 grudnia Vilanova przeszedł operację, a następnie przez kolejne sześć tygodni poddawał się chemioterapii oraz radioterapii<ref>{{cytuj stronę |url=http://www.fcbarcelona.es/futbol/primer-equipo/detalle/noticia/tito-vilanova-sera-operat-aquest-dijous |tytuł=Tito Vilanova será operado este jueves |opublikowany=[[FC Barcelona|Barcelona]] |data=19 grudnia 2012 |data dostępu=26 kwietnia 2014 |język=es}}</ref>.
19 lipca 2013 roku Vilanova zrezygnował z prowadzenia Barcelony z powodu stanu swojego zdrowia, tłumacząc, że leczenia nie da się pogodzić z trybem życia profesjonalnego menadżera<ref name="Tito Vilanova: Barcelona manager steps down through ill health">{{cytuj stronę |url=http://www.bbc.com/sport/0/football/23376453 |tytuł=Tito Vilanova: Barcelona manager steps down through ill health |opublikowany=[[BBC]] |data=19 lipca 2013 |data dostępu=26 kwietnia 2014 |język=en}}</ref><ref>{{cytuj stronę |url=http://www.elmundo.es/elmundodeporte/2013/07/19/futbol/1374249466.html |tytuł=Tito Vilanova deja el Barça |opublikowany=El Mundo |data=19 lipca 2013 |data dostępu=26 kwietnia 2014 |język=es |imię=Francisco |nazwisko=Cabezas}}</ref>.
