Vì lý do sức khỏe và tuổi tác, Giám mục Nguyễn Minh Nhật nhiều lần thỉnh nguyện Tòa Thánh cho hồi hưu.[10] Ngày 30 tháng 9 năm 2004, Tòa Thánh thông báo bổ nhiệm linh mục Tổng Đại diện Giáo phận Xuân Lộc Đa Minh Nguyễn Chu Trinh làm Giám mục chính tòa Giáo phận Xuân Lộc, thay thế Giám mục Nguyễn Minh Nhật được chấp thuận đơn xin nghỉ hưu theo giáo luật.[15][16] Ngày 11 tháng 11 cùng năm, nguyên giám mục chính tòa Phaolô Maria Nguyễn Minh Nhật đóng vai trò chủ phong trong nghi thức truyền chức cho giám mục kế vị.[17] Cũng từ ngày này, Giám mục Nhật hồi hưu tại Tòa giám mục Xuân Lộc.[6] Giám mục Nguyễn Minh Nhật chọn ngày 2 tháng 12 năm 2004 để cử hành lễ tạ ơn và kết thúc vai trò giám mục cai quản giáo phận. Tuy vậy, ý định này bất thành khi Giám mục Nhật bị đột quỵ ngày 24 tháng 11. Từ thời điểm này cho đến khi qua đời (kéo dài hơn 2 năm), ông luôn phải nằm trên giường bệnh.[10]

Trong thời gian đau bệnh, ông đã viết chúc thư, tái khẳng định lòng yêu mến với Thánh Giuse, bà Maria, Giáo hội Công giáo. Trong bản bổ sung ngày 12 tháng 10 năm 2004, ông cũng bày tỏ mong muốn các công tác mục vụ như có thêm linh mục, chủng viện, linh mục Tổng Đại diện Nguyễn Chu Trinh làm giám mục kế vị và giám mục phụ tá Tôma Nguyễn Văn Trâm làm giám mục tiên khởi Giáo phận Bà Rịa,...[8]

Ngày 17 tháng 1 năm 2007, Giám mục Nguyễn Minh Nhật qua đời vào lúc 12 giờ 30 phút tại Bệnh viện Chợ Rẫy, Thành phố Hồ Chí Minh, hưởng thọ 81 tuổi.[7] Nghi thức tẫn liệm được cử hành một ngày sau đó. Trong các ngày sau đó, có nhiều phái đoàn chính quyền, tôn giáo, thân tộc đến viếng cố giám mục.[18][19] Lễ an táng cố Giám mục Minh Nhật tổ chức ngày 23 tháng 1 năm 2007 tại Nhà thờ chính tòa Xuân Lộc,[20] do Giám mục Phaolô Nguyễn Văn Hòa, chủ tịch Hội đồng Giám mục Việt Nam chủ tế và có bài giảng lễ.[21] Tham dự lễ an táng gồm có hàng nghìn tu sĩ nam nữ, 600 linh mục và 15 giám mục.[20]