Olyckan inträffade klockan 14.26 på Sandbäcksgatan i centrala Karlstad och enligt SOS Alarm handlade det om en ”rejäl smäll” mellan personbilen och mopeden.
Personen som färdades på mopeden fördes till Centralsjukhuset i Karlstad. Vid klockan 18.20 på onsdagen bekräftade polisen att kvinnan avlidit till följd av de skador hon ådragit sig. Anhöriga har underrättats.
– Vi var kvar på platsen ett antal timmar för att utreda olyckan och bärga bort personbilen, säger Gabriel Henning, presstalesperson på polisregion Bergslagen.
Polisen har ingen som är misstänkt för brott men har inlett en utredning om vårdslöshet i trafik.