Depende da continuidade.
Em geral, quando dois Pokémon batalham, é descrito como uma competição amigável: um esporte, por diversão. Na verdade, eles não estão tentando se matar, e eu imagino que eles estão se segurando para evitar fazê-lo. A razão fora do universo para Pokemon desmaio em batalha, ao invés de morte, é que o criador da série não queria que fosse muito violento.
Nos jogos, há referências a Pokemon ter morrido - muitos dos jogos da série principal apresentam cemitérios, para não mencionar o fantasma de Marowak em Lavender Tower - mas nenhum deles está realmente morrendo. Existe uma teoria dos fãs de que uma de suas batalhas contra Blue em RGB / FRLG resulta na morte de seu Raticate - na próxima vez em que você o vir, ele estará na Lavender Tower e Raticate não estará em seu partido - mas isso é apenas uma teoria, não canon.
No anime, é mostrado que Pokemon pode lutar até a morte, mas não em batalhas de treinador. Além dos exemplos que @tobiasvl mencionou, eu gostaria de destacar a famosa batalha "Clones v Originais" em Pokémon: o primeiro filme. Ficou claro que eles não apenas estão tentando se matar ativamente (ou pelo menos, os clones estão tentando matar os originais), mas também Pokemon não costuma lutar assim. A única razão pela qual nenhum deles morre é porque Ash se sacrifica para parar a luta.
Eu não sou especialista em vários mangás, mas pelo que me lembro, Pokemon pode e morre em batalha neles. Certamente eles sofrem ferimentos físicos graves, como um dos Arbok de Koga sendo cortado em dois (embora tenha se recuperado - graças à OP por me corrigir nisso). Ainda é, até onde sei, uma ocorrência muito rara.