Con il Nobel, Golgi raggiunge il massimo della fama internazionale e la sua attività di ricerca non cessa. Inoltre, durante la Prima Guerra Mondiale dirige l'ospedale militare, allestito nell'antico Almo Collegio Borromeo di Pavia e promuove il trattamento riabilitativo dei feriti di guerra, creando un centro per la riabilitazione delle lesioni al sistema nervoso periferico. Dopo il conflitto continua a lavorare nel laboratorio, pubblicando lavori scientifici fino al 1923. Anche nell'ultimo periodo della sua vita Golgi cerca di arginare gli eventuali danni che sarebbero derivati dall'imposizione dell'ateneo milanese. Non si dà per vinto e ignorando il declino delle sue condizioni fisiche decide all'inizio di dicembre del 1924 di recarsi a Roma per sostenere la nascita del nuovo ospedale San Matteo. Infine, il 21 gennaio del 1926 le sue condizioni fisiche divengono critiche e la morte lo coglie a Pavia, città in cui è sepolto insieme con la moglie, accanto alle tombe di Bartolomeo Panizza, suo professore, e Adelchi Negri, suo brillante allievo.