这以后，甫帅的身体似乎又有所好转，不时坚持下床，要副官张波陪他在小院里散散步，唱唱军歌，或者写写字。一天，他在挥毫之时，写下了“思亲泪落吴江冷，望帝魂归蜀道难。”张波看出了甫帅思乡而不得回的悲凉。
1938年1月13日上午，甫帅同冯玉祥将军谈了两个多小时的话，甚融洽。甫帅在谈到他的抗日战略构想及作为抗战大后方四川的建设等等问题时，显得很兴奋，完全不象个病人。下午，卫官长曾伟澜上来报告，说是军政部长何应钦将军前来探望。
甫帅让何应钦上来，又谈，谈了一个多小时。不意当天晚上，甫帅突然大吐血，从此陷入深度昏迷，病况一天比一天加重。史载，据当时在场的甫帅亲信张波等人，事后回忆，这个时候，主治医生克拉克博士表现得有些束手无策，没有采取任何有效措施。延至17日，主治医生才说要输血，而此时，甫帅的血管已经萎缩得来输不进去血了。1月20日黎明时分，甫帅的生命走到了尽头，天亮时分溘然而逝，年仅48岁。这时，他从南京到武汉万国医院，刚好50天。
跟随甫帅多年的贴身副官张波，在清点甫帅衣物时，发现甫帅留有两副亲笔。一是甫帅录自后人对蜀相诸葛亮最后时期高度概括的名诗句：“出师未捷身先死，长使英雄泪满襟”；一是甫帅留给出川川军的遗嘱：