Tháng Mười năm Giáp Tuất (1634), Đào Duy Từ lâm bệnh nặng rồi mất, thọ 63 tuổi [6]. Ông mất ngày 17/10 năm Giáp Tuất (thứ Năm, ngày 7/12/1634). Chúa Nguyễn Phúc Nguyên đích thân đến thăm viếng. Đào Duy Từ khóc rồi thưa: "Thần gặp được thánh minh, chưa báo đáp được mảy may, nay bệnh đến thế này còn biết nói chi nữa" rồi Đào Duy Từ qua đời, thọ 63 tuổi[7], phụ chính cho chúa Nguyễn được 8 năm[8]. Chúa Nguyễn vô cùng thương tiếc, cho táng tại Tùng Châu và phong làm "Hiệp đồng mưu đức công thần, đặc tiến Kim tử Vinh Lộc đại phu"[7]. Đến năm thứ 5 đời vua Gia Long thì tùng tự ở Thái Miếu, đến thời vua Minh Mạng truy phong là Hoằng quốc công[7]. Năm 1836, cho sửa sang mộ phần.[8]

Theo Tôn Thất Thọ "Nhân dân nhiều thế hệ đã không có ý gì chê trách ông không trung thành với vua Lê chúa Trịnh; cũng không một ai nghĩ rằng ông đã giúp chúa Nguyễn vì ý đồ cát cứ chia cắt giang sơn, tất cả đều quý trọng ông ở một điểm: Ông là một tài năng kiệt xuất và là một vị quan có nhân cách hiếm có của lịch sử nước nhà."