Nel febbraio del 1932 ebbe un duro attacco di neurite al braccio sinistro e il 16 novembre 1935 mentre rincasava ebbe un secondo attacco di trombosi coronarica (preferiva questo termine a "infarto miocardico"). Lewis scelse il Dr John Parkinson (che aveva lavorato con lui al Military Heart Hospital) come suo medico personale e quest'ultimo lo informò che l'attacco che aveva subito era stato più forte del primo, motivo per cui rimase a letto per sei settimane. Nel 1936 Lewis si recò insieme a sua moglie nelle Isole Canarie dove riacquistò una buona salute, anche se dovette interrompere il suo programma di ricerche. Nel tardo autunno del 1944 però, cominciò ad avere attacchi di asma cardiaco e fu ricoverato nell'ala dei pazienti privati dell'UCH, ma presto un embolo polmonare nel gennaio del 1945 prolungò la sua malattia. Nelle prime ore di sabato 17 marzo 1945 Lewis ebbe il terzo attacco di infarto miocardico e morì a casa poche ore dopo all'età di 63 anni. Fu seppellito secondo la sua volontà al cimitero di Llangasty che sovrastava il lago di Llangorse di Breconshire, una bellissima parte del Galles.