Edward có thói quen hút hai mươi điếu thuốc lá và mười hai điếu xì gà mỗi ngày. Năm 1907, ông mắc phải căn bệnh ung thư biểu mô tế bào đáy nhưng đã được chữa khỏi bằng Radium.[116] Đến những tháng cuối đời, ông mắc bệnh viêm phế quản ngày càng nặng.[9] Ông bị mất ý thức tạm thời trong chuyến thăm Berlin tháng 2 năm 1909.[117] Tháng 3 năm 1910, khi đang ở Biarritz ông đổ bệnh. Ông vẫn ở đó để trị bệnh, trong khi ở Asquith đang cố gắng thông qua dự luật Tài chính. Căn bệnh ngày càng nặng của nhà vua đã không được báo về Anh và ông bị chỉ trích vì ở tại Pháp trong khi tình hình chính trị căng thẳng.[9] Ngày 27 tháng 4 ông trở về Cung điện Buckingham, vẫn bị viêm phế quản nặng. Alexandra trở về sau chuyến thăm hoàng đệ, Vua George I của Hi Lạp, ở Corfu một tuần sau đó, ngày 5 tháng 5.

Ngày sôm sau, nhà vua bị hành hạ bởi những cơm đau tim liên tiếp, nhưng từ chối đi ngủ, bảo, "Không, Quả nhân sẽ không từ bỏ; Quả nhân sẽ tiến lên; Quả nhân sẽ cố gắng tới cùng."[118] Giữa lúc ông sắp ngất đi, con trai ông Thân vương xứ Wales (không lâu sau trở thành Vua George V) nói với ông rằng con ngựa của mình đã giành chiến thắng tại Trường đua ngựa Kempton Park. Ông trả lời: "Quả nhân đã nghe nói về nó. Quả nhân rất vui mừng." Đó cũng là những lời nói cuối cùng của ông.[9] Lúc 11:30 p.m. ông bị bất tỉnh và được đưa lên giường nằm. Ông băng hà vào 15 phút sau đó.[119]

Hoàng hậu Alexandra từ chối di chuyển thi hài của nhà vua trong 8 ngày sau đó, dù bà cho phép một nhóm khách nhỏ bước vào phòng ông.[120] Ngày 11 tháng 5, Nhà vua quá cố được mặc vương phục và đặt trong quan tài gỗ sồi lớn, nó được đưa đi vào ngày 14 tháng 5 đến phòng chính, nơi nó được đậy nắp lại theo nghi thức, với bốn vệ binh đứng ở bốn góc quan tài. Mặc dù thời gian đã trôi qua lâu từ khi ông mất, Alexandra nhận xét rằng di thể nhà vua vẫn được "bảo quản tuyệt vời".[121] Sáng ngày 17 tháng 5, chiếc quan tài được đặt lên một chiếc xe ngựa và được những con ngựa đen đưa tới Hội trường Westminster, nơi nhà vua mới và gia đình đang đứng ở đó. Sau một nghi lễ ngắn, các thành viên hoàng tộc rời đi, và hội trường được mở cho công chúng; hơn 400,000 đến xem quan tài trong hai ngày tiếp theo.[122]

Theo như Barbara Tuchman nhận xét trong The Guns of August, tang lễ của ông, tổ chức ngày 20 tháng 5 năm 1910, đánh dấu "cuộc tụ họp lớn nhất của gia đình hoàng gia và tất cả các tầng lớp tập hợp vào một nơi, của hình thức này, lần cuối cùng." Một chuyến xe lửa vận chuyển quan tài của nhà vua từ Luân Đôn tới lâu đài Windsor, nơi Edward VII được an táng tại nhà nguyện St George.[123]