Năm Hồng Vũ thứ 15 (1382), tháng 8, Mã Hoàng hậu đột nhiên nhiễm bệnh. Quần thần thỉnh cầu nên lập đàn cầu nguyện hiến tế, lấy Thái Y viện lương y chẩn trị. Hoàng hậu nhất quyết can, nói: ["Sống chết là vận mệnh an bài, cầu nguyện hiến tế có chỗ lợi gì đâu! Huống hồ Y sinh làm sao tài thánh mà đem người sống mãi trường thọ, nếu như uống thuốc không thể thấy hiệu quả, chỉ sợ sẽ chỉ bởi vì ta mà giáng tội các vị Y sinh sao?"]. Lúc bà hấp hối, Chu Nguyên Chương ở bên bà không rời, hỏi bà còn điều gì trăn trối, bà nói: ["Hy vọng bệ hạ có thể cầu lấy người hiền năng, nghe ý kiến của người khác, từ đầu đến cuối, nghiêm túc đối đãi, con cháu đều có thể đủ hiền năng. Như vậy đại thần cùng bá tánh đều có thể ngưỡng vọng"][18].

Thế rồi vào ngày Bính Tuất tháng ấy (tức ngày 23 tháng 9 dương lịch), Hoàng hậu Mã thị băng thệ, thọ 51 tuổi. Thái Tổ Chu Nguyên Chương rất cảm khái đau buồn, và ông quyết định không lập ai khác làm Hoàng hậu nữa. Sau khi Mã hoàng hậu mất, Lý Thục phi rồi Quách Ninh phi lần lượt có quyền "Nhiếp lục cung sự", song không ai còn đủ tư cách khiến Chu Nguyên Chương chọn lập làm Hoàng hậu nữa. Sau khi Mã Hoàng hậu mất, trong cung thị nữ, cung nhân đều cảm thương tiếc nuối, nhiều lời hát được sáng tác để tưởng niệm Mã hoàng hậu vì tấm lòng hiền từ của bà. Trong đó có câu: ["Ngã hậu thánh từ, hóa hành gia bang. Phủ ngã dục ngã, hoài đức nan vong. Hoài đức nan vong, ư vạn tư niên. Bí bỉ hạ tuyền, du du thương thiên"; 我后聖慈，化行家邦。撫我育我，懷德難忘。懷德難忘，於萬斯年。毖彼下泉，悠悠蒼天][19].

Theo thể chế, Hoàng hậu băng thệ đều phải có thụy hiệu để đời sau gọi, và Chu Nguyên Chương cho truy thụy của bà là Hiếu Từ Hoàng hậu (孝慈皇后). Sau khi Minh Thái Tổ băng hà, có Đế thụy là [Cao], Mã thị được dâng thêm thụy hiệu nữa, bà được đổi gọi thành ["Hiếu Từ Cao Hoàng hậu"] hoặc ["Cao Hoàng hậu"]. Trải qua các đời Hoàng đế nhà Minh, thụy hiệu của bà toàn xưng thành Hiếu Từ Trinh Hóa Triết Thuận Nhân Huy Thành Thiên Dục Thánh Chí Đức Cao Hoàng hậu (孝慈貞化哲順仁徽成天育聖至德高皇后).