Mùa xuân năm 1872, Andersen bị ngã té từ trên giường nằm và bị thương nặng, không thể hồi phục. Ngay sau đó ông bắt đầu tỏ ra có dấu hiệu của bệnh ung thư gan, và qua đời vào ngày 04.8. 1875, trong ngôi nhà mang tên "Rolighed" (Sự Yên Tĩnh) gần Copenhagen của vợ chồng người bạn thân Moritz Melchior, chủ một ngân hàng[14]. Ngay trước khi qua đời, ông đã nhờ một nhà soạn nhạc viết bài hành khúc đưa tang cho đám tang của mình, và nói: "Phần lớn những người đi sau quan tài của tôi sẽ là các em thiếu nhi, vì vậy hãy dùng nhịp điệu với những bước nhỏ"[14].

Andersen được mai táng trong Nghĩa trang Assistens ở quận "Nørrebro" của Copenhagen. Vào thời điểm từ trần, Andersen đã nổi tiếng ở trong nước và khắp thế giới. Ngay trước khi ông qua đời, đã tiến hành các bước đầu trong việc dựng một bức tượng lớn để vinh danh ông do nhà điêu khắc August Saabye thực hiện. Bức tượng này ngày nay được đặt trong "Vườn của Nhà Vua" (Kongens Have) ở Copenhagen.[15]