Las calientísimas arenas del desierto de Egipto afectaron la vista de Francisco hasta el punto de estar casi completamente ciego. Los dos últimos años de la vida de Francisco fueron de grandes sufrimientos que parecía que la copa se había llenado y rebalsado. Fuertes dolores debido al deterioro de muchos de sus órganos (estómago, hígado y el bazo), consecuencias de la malaria contraida en Egipto. En los más terribles dolores, Francisco ofrecía a Dios todo como penitencia, pues se consideraba gran pecador y para la salvación de las almas. Era durante su enfermedad y dolor donde sentía la mayor necesidad de cantar.
Su salud iba empeorando, los estigmas le hacían sufrir y le debilitaban, y casi había perdido la vista. En el verano de 1225 estuvo tan enfermo, que el cardenal Ugolino y el hermano Elías le obligaron a ponerse en manos del médico del Papa en Rieti. El Santo obedeció con sencillez. De camino a Rieti fue a visitar a Santa Clara en el convento de San Damián. Ahí, en medio de los más agudos sufrimientos físicos, escribió el "Cántico del hermano Sol" y lo adaptó a una tonada popular para que sus hermanos pudiesen cantarlo.
Después se trasladó a Monte Rainerio, donde se sometió al tratamiento brutal que el médico le había prescrito, pero la mejoría que ello le produjo fue sólo momentánea. Sus hermanos le llevaron entonces a Siena a consultar a otros médicos, pero para entonces el Santo estaba moribundo. En el testamento que dictó para sus frailes, les recomendaba la caridad fraterna, los exhortaba a amar y observar la santa pobreza, y a amar y honrar a la Iglesia. Poco antes de su muerte, dictó un nuevo testamento para recomendar a sus hermanos que observasen fielmente la regla y trabajasen manualmente, no por el deseo de lucro, sino para evitar la ociosidad y dar buen ejemplo. "Si no nos pagan nuestro trabajo, acudamos a la mesa del Señor, pidiendo limosna de puerta en puerta".
Cuando Francisco volvió a Asís, el Obispo le hospedó en su propia casa. Francisco rogó a los médicos que le dijesen la verdad, y éstos confesaron que sólo le quedaban unas cuantas semanas de vida. "¡Bienvenida, hermana Muerte!", exclamó el Santo y acto seguido, pidió que le trasportasen a la Porciúncula. Por el camino, cuando la comitiva se hallaba en la cumbre de una colina, desde la que se dominaba el panorama de Asís, pidió a los que portaban la camilla que se detuviesen un momento y entonces volvió sus ojos ciegos en dirección a la ciudad e imploró las bendiciones de Dios para ella y sus habitantes. Después mandó a los camilleros que se apresurasen a llevarle a la Porciúncula. Cuando sintió que la muerte se aproximaba, Francisco envió a un mensajero a Roma para llamar a la noble dama Giacoma di Settesoli, que había sido su protectora, para rogarle que trajese consigo algunos cirios y un sayal para amortajarle, así como una porción de un pastel que le gustaba mucho.
Felizmente, la dama llegó a la Porciúncula antes de que el mensajero partiese. Francisco exclamó: "¡Bendito sea Dios que nos ha enviado a nuestra hermana Giacoma! La regla que prohibe la entrada a las mujeres no afecta a nuestra hermana Giacoma. Decidle que entre".
El Santo envió un último mensaje a Santa Clara y a sus religiosas, y pidió a sus hermanos que entonasen los versos del "Cántico del Sol" en los que alaba a la muerte. Enseguida rogó que le trajesen un pan y lo repartió entre los presentes en señal de paz y de amor fraternal diciendo: "Yo he hecho cuanto estaba de mi parte, que Cristo os enseñe a hacer lo que está de la vuestra”. Sus hermanos le tendieron por tierra y le cubrieron con un viejo hábito. Francisco exhortó a sus hermanos al amor de Dios, de la pobreza y del Evangelio, "por encima de todas las reglas", y bendijo a todos sus discípulos, tanto a los presentes como a los ausentes.
Murió el 3 de octubre de 1226, después de escuchar la lectura de la Pasión del Señor según San Juan. Francisco había pedido que le sepultasen en el cementerio de los criminales de Colle d'lnferno. En vez de hacerlo así, sus hermanos llevaron al día siguiente el cadáver en solemne procesión a la iglesia de San Jorge, en Asís. Ahí estuvo depositado hasta dos años después de la canonización. En 1230, fue secretamente trasladado a la gran basílica construida por el hermano Elías.
El cadáver desapareció de la vista de los hombres durante seis siglos, hasta que en 1818, tras 52 días de búsqueda, fue descubierto bajo el altar mayor, a varios metros de profundidad. El Santo no tenía más que 44 o 45 años al morir. No podemos relatar aquí ni siquiera en resumen, la azarosa y brillante historia de la Orden que fundó. Digamos simplemente que sus tres ramas: la de los frailes menores, la de los frailes menores capuchinos y la de los frailes menores conventuales forman el instituto religioso más numeroso que existe actualmente en la Iglesia. Y, según la opinión del historiador David Knowles, al fundar ese instituto, San Francisco "contribuyó más que nadie a salvar a la Iglesia de la decadencia y el desorden en que había caído durante la Edad Media".