进入晚年，杜聿明的身体状况逐渐恶化，尤其是在70年代后期，他被诊断出患有严重的肾病。据史料记载，他长期遭受病痛困扰，始终在北京医院接受治疗。尽管医疗团队尽力救治，但由于病情复杂且年事已高，他的健康状况持续下滑。
1981年5月初，杜聿明的病情突然加重，经抢救效，于5月7日在北京逝世，享年77岁。根据其生前遗愿和家属意见，他的遗体被送往八宝山革命公墓火化，骨灰安放在骨灰堂。党和国家领导人对其逝世表示哀悼，肯定了他在特赦后为国家统一和现代化建设所做的贡献。
杜聿明的一生跨越了中国近代史上的重要时期，他的离世标志着一个时代的记忆符号归于历史。作为特殊历史条件下的人物，他的晚年生活与最终归宿，成为研究中国近现代史的重要参考。