Nel 1680 si spostò ad Amburgo e nel 1685 a Schwerin, dove rinunciò alla dignità episcopale e visse come semplice sacerdote fino alla morte, avvenuta il 25 novembre 1686. Per volere di Cosimo III la salma fu trasportata a Firenze; solenni esequie gli furono tributate nella Basilica di san Lorenzo il 13 ottobre 1687 e trovò sepoltura nella cripta della chiesa. Nel 1953 la salma fu riesumata e traslata in una cappella a lui dedicata, nel transetto destro della Basilica. Niccolò Stenone è stato beatificato il 23 ottobre 1988 da Giovanni Paolo II.