Năm Canh Thân (1860), ông bị ốm (đau mắt) nên cáo quan về nghỉ. Về quê, ông chuyên tâm cho việc viết sách và làm nghề dạy học.[3], học trò theo học rất đông và có nhiều người đỗ đạt cao như con trai cả của ông là Đỗ Huy Liêu, đỗ Đình nguyên, Đệ nhị giáp Tiến sỹ xuất thân, Ông Nguyễn Văn Tính ở Cựu Hào, Vụ Bản đỗ Tiến sỹ...

Năm Nhâm Ngọ (1882), Đỗ Huy Uyển mất tại quê nhà, thọ 68 tuổi. Được tin ông mất, rất nhiều học trò đến viếng thầy, một trong những câu đối viếng của một quan nghè đã nói nên sự uyên bác về học vấn và sự tiếc nuối của ông khi bị mất danh hiệu Đình nguyên tại kỳ thi hội : " Phẫn uất tận bình khôi giáp tử, Văn chương tuyệt diệu lạc tinh rơi". Hiện ở thành phố Nam Định có phố mang tên Đỗ Huy Uyển và Ở quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng, có con đường mang tên Đỗ Huy Uyển.