En este mismo 1624, los primeros síntomas de su partida al cielo se hicieron notar. Sufrió una apoplejía de la que no se recuperó del todo, aunque la Infanta le hizo ver de los mejores médicos y tomar los mejores remedios del momento. Casi tenía que moverse a gatas, y aún así no abandonó sus oraciones y el trabajo. En una ocasión llegó incluso a cortar la leña para que se calentasen las monjas al salir del Oficio Divino. Dos años duró esta agonía, durante los cuales, intensificó su unión con el Amado, recitando frecuentemente con San Juan de la Cruz "adonde te escondiste, Amado, y me dejaste con gemido". Los días de comunión se preparaba desde la madrugada, con oraciones, ratos de silencio y se hacía leer los salmos.
El 4 de junio de 1626 tuvo una recaída, el 7 del mismo mes se le impartió la extremaunción, y luego de comulgar tuvo un éxtasis de unos quince minutos, para luego morir dulcemente, sin tensión ni dolor aparente. A los pocos días, la venerable Catalina de Cristo escribió contando a la M. Teresa, como había tenido revelación de la muerte nuestra beata:
"El Señor me dio a entender en la oración que estaban a su cabecera todos los santos y toda la Trinidad y la Madre de Dios y nuestra santa Madre y el maestro, santísimo padre san José, con las demás vírgenes; y en saliendo su bendita alma del cuerpo, fue al cielo derecha con cánticos celestiales de todos los santos y santas y ángeles".
El cuerpo fue puesto en el coro bajo de las monjas, y fue tanta la afluencia de gente a venerar el cuerpo de su "santa española", que las monjas, sin permiso, lo acercaron a la ventanilla de comulgar del presbiterio, para que los fieles la tocaran, besaran y pasaran objetos de devoción. Cuando les regañó el superior, ya no pudo impedirlo. Durante esos días de continua devoción, se tocaron miles de rosarios, los carros provenientes de Bruselas, Mons, y otras ciudades llegaron a atascar las entradas y salidas de Amberes. Aún no estaba enterrada y ya se hizo patente el primer prodigio: una endemoniada que llevaba poseída dos años fue liberada en la iglesia de los agustinos de Amberes, luego que le aplicaran una reliquia tocada al cuerpo de la Beata. Los procesos narran que continuaron los prodigios: las ropas, cama y objetos que había usado desprendían un olor sobrenatural, incluso después de haber sido lavados en lejía algunos, para probar.
En 1625 el P. Matías de San Francisco, General de la Orden, quiso ver el estado de las reliquias, se abrió el sepulcro y el cuerpo estaba íntegro y oloroso. Se le cambió de caja. En 1634 se volvió a abrir la sepultura, por deseo de la reina de Francia, María de Médicis, sanada milagrosamente en 1633 por la intercesión de Ana. Se comprobó por parte de los asistetes, el olor del cuerpo. En 1635 se concluyó el proceso ordinario, como de costumbre; recopilación y análisis de sus escritos, declaración de testigos, certificación de milagros y prodigios, evidencias de devoción popular, etc.
En 1783 se abrió el sepulcro y se vio el cuerpo en buen estado. Se tocaron varios objetos, para reliquias. Pero el proceso se detuvo, se ralentizó, hasta recibir un definitivo impulso entre los siglos XIX y XX. En 1917 los restos fueron exhumados y colocados en su celda, convertida en oratorio. Finalmente Benedicto XV el 6 de mayo de 1917, y actualmente proceso para la definitiva su canonización duerme en el sueño de los papeles.