Cuộc chiến lần thứ 4 với quân Trịnh, Chúa Phúc Lan đã phải tự cầm quân ra hỗ trợ. Sau Chúa thấy trong người không được khỏe, mới trao binh quyền cho con trai là Nguyễn Phúc Tần và tướng Nguyễn Hữu Dật chỉ huy còn mình thì rút về. Ðến phá Tam Giang thì Chúa mất, hưởng thọ 48 tuổi. Lăng mộ táng tại làng Chiêm Sơn, gò Cốc Hùng, Quảng Nam. Tên lăng là Vĩnh Diên[1].

Con trai ông là Nguyễn Phúc Tần lên kế nghiệp, tức Hiền vương.

Đức Thế Tổ Nguyễn Phúc Ánh Nhà Nguyễn về sau thu được thiên hạ đã truy phong ông miếu hiệu là Thần Tông, thụy là Thừa Cơ Toản Thống Quân Minh Hùng Nghị Uy Đoán Anh Vũ Hiếu Chiêu hoàng đế.[1]