Até meados de setembro de 1939, o câncer na mandíbula de Freud estava causando-lhe dor cada vez mais intensa e havia sido declarado como irreversível. O último livro que ele leu, “La Peau de chagrin” de Balzac, provocou reflexões sobre sua própria crescente fragilidade. Poucos dias depois, ele se dirigiu ao seu médico, amigo e colega refugiado, Max Schur, relembrando-lhe que haviam previamente discutido as fases terminais de sua doença: “Schur, você se lembra do nosso ‘acordo’ de não me deixar na mão quando chegasse o momento. Agora é apenas tortura e não faz sentido.” Quando Schur assegurou que não esquecera, Freud agradeceu e prosseguiu: “Converse com Anna e, se ela achar que é a decisão certa, ponha um fim a isso.” Anna Freud desejava adiar a morte de seu pai, mas Schur a convenceu de que manter Freud vivo era inútil. Em 21 e 22 de setembro, Schur administrou doses de morfina que levaram à morte de Freud por volta das 3h do dia 23 de setembro de 1939. No entanto, discrepâncias nas várias versões que Schur deu sobre seu papel nas últimas horas de Freud, o que, por sua vez, gerou inconsistências entre os principais biógrafos de Freud, levaram a mais pesquisas e a uma narrativa revisada. Segundo essa versão revisada, Schur estava ausente do leito de morte de Freud quando uma terceira e última dose de morfina foi administrada pela Dra. Josephine Stross, colega de Anna Freud, resultando na morte de Freud por volta da meia-noite de 23 de setembro de 1939.
Três dias após sua morte, o corpo de Freud foi cremado no Crematório de Golders Green, no norte de Londres, com a Harrods atuando como diretores funerários, seguindo as instruções de seu filho, Ernst. Orações fúnebres foram proferidas por Ernest Jones e pelo autor austríaco Stefan Zweig. As cinzas de Freud foram posteriormente colocadas no Columbário Ernest George do crematório. Elas repousam em um pedestal projetado por seu filho, Ernst, em uma ânfora grega antiga selada e pintada com cenas dionisíacas que Freud havia recebido de presente de Marie Bonaparte e que ele havia mantido em seu estudo em Viena por muitos anos. Após a morte de sua esposa, Martha, em 1951, suas cinzas também foram colocadas na urna.