然，没过多久蔡元培就在一张昆明的报纸上读到了一则新闻，上面写着“女画家蔡威廉追悼会、遗作展”。
世上最伤心事莫过于白发人送黑发人，爱女蔡威廉的早逝对蔡元培打击是沉重的。他以悼念亡妻的习惯性模式，写了一篇文章《哀长女蔡威廉文》。
1940年3月3日清晨，蔡元培在寓所起床时，倏觉头晕目眩，失足仆地，口吐鲜血。
家人急召医生诊治。由于这一天是星期天，商务印书馆特约西医朱惠康至中午才赶到。后来，玛丽医院内科主任凌医生也应请前来会诊，疑为胃疾，建议住院治疗。
翌日，由周夫人和朱医生侍伴，送蔡元培过海到跑马地香港养和医院救治。
抵达医院不久，蔡元培即大量排血，陷入昏迷状态。虽然中外医师悉心救治，施以输血等措施，但蔡元培终以年高体弱，于3月5日9时45分与世长辞，终年73岁。
后来医生推断：“其摔倒在地，伤及内部，导致胃瘤出血，乃不治之因。”
当诊治医生互相争辩，试图将蔡元培从死亡线上拉回来时，他却对自己的生死并不看重，只管喃喃自语。
因说话模糊不清，身边照顾他的周新（蔡元培内侄）只是零星地听见，“世界上种种事故，都是由于人们各为己利。……我们要以道德救国，学术救国……”
这便是一代大师留在尘世最后的言语。
一位名人说过，在这个世界上，有的人是不会死的，因为他的精神永存。
蔡元培当属于这样的人。
蔡元培在香港病逝，引起全国各界人士的震惊和痛惜。3月7日，蔡元培遗体在香港摩理臣山道福禄寿殡仪馆入殓，香港各界敬送挽联。
国民党中.央海外部部长吴铁城代表国民党的最高领袖蒋介石主祭，前往致祭的各界人士有300余人。
同日，润之先生和中.共.中.央也分别发来唁电，润之先生在唁电中称蔡元培为“学界泰斗，人世楷模”，中共中央称蔡为“老成硕望”“勋劳卓著”，对他的逝世深表哀悼。
随后，在中国的西南大后方、西北的延安以及海外，军政、教育等各界人士举行了隆重的纪念活动。
3月10日是出殡的日子，香.港前往执绋者竟达5000余人。
蔡元培的灵柩最后被安葬在香.港岛南端的香.港仔华人永远墓地。
墓前立着京师大学堂校友叶恭绰所书碑刻：“蔡孑民先生之墓。”
全国各界人士纷纷举行了悼念活动，多家报刊载文赞誉他的功德，各主要党派和团体及各界名流纷纷致电吊唁。
民国政府发布褒扬令，称蔡为“高年硕学”“万流景仰”。
悼念期间，各界人士所送挽联，蔚为大观。
在后印行于世的《哀挽录》中，有一联云：
打开思想牢狱，解放千年知识囚徒，主将美育承宗教；
推动时代巨轮，成功一世人民哲匠，却尊自由为学风。
曾分别在武汉和广州国民政府担任过外交部长的陈友仁的挽联云：
薄元首而不为亮节高风千秋曾有几辈；
容百家之并起宏模雅量当代祗见斯人。
中.共.中.央周.恩.来的挽联云：
从排满到抗日战争，先生之志在民族革命；
从五四到人权同盟，先生之行在民主自由。
蔡元培病逝两年后，五十二岁的周峻带着儿女回到了上海华山路的住所。
蔡元培当年去香港时，将家藏的数百箱书寄存在上海科学社，只带去了一批常用书和大量手稿。可惜，那些常用书已在战乱中损失殆尽，而手稿幸亏周峻将之缝进了被絮里，才躲过一劫。
蔡元培给妻子子女留下了大量的精神财富，遗产却几乎为零。
其实蔡元培名声在外位居要职，找他走人情、通关系、送礼的也不是少数，他若想从中谋利易如反掌，但他一生廉洁。
1936年恰逢蔡元培七十大寿，他的学生和朋友们见先生为国家、为教育奔波操劳一生，却始终居无定所，所藏书籍也分散在北京、上海各地，于是想要集资建一房屋作为寿礼，好让他颐养天年。但这番美意被蔡元培婉言谢绝了。
刚正清廉的蔡元培，死后落了个一贫如洗的结果。他在香港治病所花费的那一千多元医药费，周峻都无法凑出。甚至于丧葬费她都愁得快要去典当衣物了，后来还是王云五伸出援手代筹的。
新中国成立后，周峻独自一人抚养子女着实不易。首任上海市长陈毅知情后，作出决定，特批将华山路的一幢房屋供蔡元培子孙后代永久居住。