Спроби друзів і колег зупинити хворобу виявилися безуспішними. 17 липня 1946 академік Олександр Богомолець продиктував останні розпорядження синові, Олегу Олександровичу, а 19 липня о 22 годині 15 хвилин його не стало. Похований академік в парку, посадженому ним і його учнями, біля будинку, де він жив. До місця поховання академіка везли вулицями ще не відновленого після бомбардувань Києва з військовими почестями — на артилерійському лафеті.