Sau năm 1714, cuộc mưu phản Jacobite nổ ra chống lại vua Anh kiêm Tuyển hầu tước xứ Hanover là George I, vua Karl XII đã phái sứ thần đến a tòng với quân phản nghịch. Hành động này đã khiến ông bị nhân dân Anh chỉ trích hết sức dữ dội, do ông là vị vua Tân giáo mà lại liên minh với cái đội quân phản nghịch kia. Tuy nhiên, mọi chuyện diễn ra vào năm 1718 đã khiến cho vua Karl XII không thể liên minh với quân phản nghịch Jacobite:[80][81] tháng 8 năm 1718, ông thân chinh dẫn 43.000 quân Thụy Điển tiến công mục tiêu đầu tiên là Na Uy. Đến tháng 11, đại quân tiến đến pháo đài vững chắc Frederiksten. Nhà vua Thụy Điển điều đại pháo đến, và cuộc vây hãm bắt đầu. Hay tin, liên quân chống Thụy Điển hoảng hồn: họ chỉ cho rằng ông đang mong mỏi thái bình thịnh trị, chứ không nghĩ ông vẫn còn sức chiến đấu như thế.[78]

Sau bữa tối ngày 30 tháng 11, vua Karl XII đi ra con hào ở tuyến đầu để thị sát công tác đào hào mà quân Thụy Điển thực hiện mỗi đêm để lợi dụng bóng tối tránh hỏa lực từ trong pháo đài. Khoảng 9:30 giờ tối, ông đang ở trong một con hào sâu cùng với vài sĩ quan, rồi quyết định leo lên phía trên bờ hào để thị sát, để lộ đầu và ngực ông trong tầm đạn súng của Na Uy lúc đó đang bắn chung quanh. Các sĩ quan tùy tùng đang đứng trong con hào, đầu của họ ngang với chân của Karl, cảm thấy lo lắng, nhưng không ai dám lên tiếng ngăn cản, biết rằng làm như thế nhà vua sẽ càng trở nên khinh suất hơn. Nhà vua đứng như thế một hồi lâu trong khi các sĩ quan tùy tùng bàn nhau làm thế nào khuyên ông bước xuống. Nhưng nhà vua vui vẻ nói "Đừng có sợ", rồi vẫn đứng như thế mà quan sát.

Thình lình, những người đứng bên dưới trong con hào nghe một tiếng động, "như viên đá ném mạnh xuống bùn". Sau đó, họ không thấy vua Karl XII có cử động gì khác, cánh tay ông đã thõng xuống. Thế rồi, một sĩ quan nhận biết việc gì đã xảy ra, kêu lên: "Chúa ơi! Đức Vua trúng đạn rồi". Một viên đạn súng nòng dài đã chui vào bên trái mang tai, xuyên qua sọ rồi trổ ra bên phải của đầu, giết chết Karl ngay lập tức. Nhiều người Na Uy cho rằng kẻ giết nhà vua không phải là binh sĩ Na Uy, nhưng chính những binh lính của ông, do Quân đội Thụy Điển đã quá mỏi mệt với ông. Tuy nhiên, người Thụy Điển vẫn cho rằng: một người lính trong pháo đài đã sát hại ông.[82]

Hai ngày sau, vì Quân đội Thụy Điển lâm vào cảnh "rắn mất đầu", các tướng lĩnh Thụy Điển ra lệnh hủy bỏ cuộc tiến công.[78] Các xe goòng tiếp vận – trong số đó có một chiếc mang thi thể của vua Karl XII – lăn bánh qua các ngọn đồi để quay về. Sau khi đã đi vắng khỏi chính quốc Thụy Điển trong 18 năm, cuối cùng ông đã vĩnh viễn trở về nước. Sinh thời, ông không hề lập một Thái tử nào, với câu nói nổi tiếng trong thời gian chiến tranh khốc liệt:[8]

Giờ đây, khi mới 36 xuân, vị vua được nhiều người ngưỡng mộ và khiếp đảm nhất thời đại của ông, sau bao nhiêu chiến công lừng lẫy, đã về cõi vĩnh hằng.[84] Song, nhà vua đã đi vắng quá lâu và gây ra quá nhiều gánh nặng chiến tranh đến nỗi thần dân Thụy Điển không thương tiếc ông. Riêng kỳ phùng địch thủ của Karl XII thì khác. Khi nghe tin báo cái chết của Karl, Pyotr Đại đế đẫm nước mắt thốt lên: "Karl thân yêu, Bổn đế thương xót cho Ngài xiết bao!" Sau đó, Nga hoàng ra lệnh cho triều đình Nga để tang trong một tuần. Vua Karl XII để lại hai ứng cử viên sáng giá nhất của ngai vàng Thụy Điển: em gái ông là Ulrika Eleonora và Charles Frederick, Công tước xứ Holstein-Gottorp - con trai của chị ông, và cuối cùng thì Ulrika Eleonora lên nối ngôi Nữ hoàng Thụy Điển.[85]

Vài năm sau khi vua Karl XII qua đời, nước Thụy Điển bại trận đã mất đất về tay vua Phổ,[77] và ký Hòa ước Nystad với vua Nga, để mà đánh mất vị thế liệt cường vùng Baltic xưa.[86] Vương quốc Thụy Điển lâm vào khủng hoảng kinh tế,[38] cái chết của ông cũng đưa chế độ quân chủ chuyên chế Thụy Điển đến hồi cáo chung. Giờ đây, Quốc hội Thụy Điển đã chán chế độ quân chủ chuyên chế, và họ bèn ban hành Hiến pháp và thế là "giai đoạn Tự do" (Frihetstiden) mở đầu (1718).[87][88] Thi hài của Quốc vương Karl XII được yên nghỉ tại Nhà thờ Riddarholmen ở kinh đô Stockholm, cùng với hai vị tiên vương tài ba của ông - Karl X Gustav và Karl XI.[89] Vua Karl XII chào đời giữa lúc vua cha Karl XI đang mở mang chế độ quân chủ chuyên quyền Thụy Điển, và một người phát ngôn của Hoàng gia Thụy Điển là Justice Gyllencreutz đã có lời tiên đoán thật chuẩn xác khi chỉ trích chế độ quân chủ chuyên chế:[19]