Accettò la di assumere la direzione dell'Istituto per la Ricerca su Cancro a Miami al quale erano disposti a dare il suo nome. La sua intenzione era di servirsi non solo di medici americani ma soprattutto stranieri per creare un centro internazionale dove il confronto di personalità di formazione differente non poteva essere che proficuo. L'inaugurazione ufficiale del nuovo Istituto per la Ricerca del Cancro, intitolato “Papanicolau Cancer Research Institute” fu fissata per il 13 maggio 1962, anniversario della sua nascita. Improvvisamente incominciò a soffrire di angina pectoris. Morì l'8 febbraio 1962 al pronto soccorso del Jackson Memorial Hospital di Miami. Fu fatta la diagnosi di occlusione coronarica con insufficienza cardiaca ed edema polmonare. Il suo amico Cameron di Pap aveva detto: “La sua vita può essere esempio di American Success Story, un povero immigrante sconosciuto diviene una figura eroica, onorato nella sua terra adottiva e in tutto il mondo”.