Năm 1620, 9 tháng 4, Hiếu Đoan Hiển hoàng hậu Vương Hỉ Thư qua đời vì bạo bệnh. Vạn Lịch Đế vì thế mà sinh phiền muộn, cử hành tang lễ long trọng cho Hoàng hậu. Đến ngày 18 tháng 8, Vạn Lịch Đế cũng chết ở tuổi 58, tại ngôi 48 năm.

Thái tử Chu Thường Lạc lên kế vị ngai vàng, tức Minh Quang Tông Thái Xương hoàng đế. Các con trai của Vạn Lịch Đế, ngoài những người chết non và Minh Quang Tông, những người còn sót lại đều bị quân Lý Tự Thành và quân Thanh giết cùng với người nhà khi Mãn Thanh nhập quan. Dòng dõi Phúc vương có Chu Do Tung chạy ra ngoài, lên ngôi hoàng đế nên vẫn giữ được huyết mạch nhà Minh.

Vạn Lịch Đế được tôn miếu hiệu là Thần Tông (神宗), thụy hiệu là Phạm Thiên Hợp Đạo Triết Túc Đôn Giản Quang Văn Chương Vũ An Nhân Chí Hiếu Hiển hoàng đế (範天合道哲肅敦簡光文章武安仁止孝顯皇帝), gọi tắt là Thần Tông Hiển hoàng đế (神宗顯皇帝). Ông được an táng ở Định Lăng (定陵) trong Thập Tam Lăng.

Ngôi mộ của ông là một trong những ngôi mộ lớn nhất Thập Tam Lăng và là một trong hai ngôi mộ duy nhất mở cửa cho công chúng bên cạnh mộ của Minh Thành Tổ. Ngôi mộ được khai quật vào năm 1956, và vẫn là ngôi mộ duy nhất được khai quật kể từ khi thành lập Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa vào năm 1949. Năm 1966, trong cuộc Đại Cách mạng Văn hóa vô sản, Hồng vệ binh đã xông vào Lăng mộ Định lăng và kéo lê phần còn lại của hoàng đế Vạn Lịch và hai hoàng hậu của mình đến trước ngôi mộ, nơi họ bị truy tố và thiêu đi sau khi những bức ảnh được chụp từ hộp sọ của họ. Hàng ngàn cổ vật khác cũng bị phá hủy.