Ο Οικουμενικός Πατριάρχης Δημήτριος έπασχε από [[Διαβήτης (ασθένεια)|διαβήτηςδιαβήτη]], επιτελούσε όμως κανονικά τα καθήκοντά του. Στις 30 Σεπτεμβρίου του 1991 εισήχθη εσπευσμένα στο αμερικανικό νοσοκομείο «''Admiral Bristol''» στην Κωνσταντινούπολη, ύστερα από οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου. Είχε προηγηθεί πολύμηνη γενική κατάπτωση, που όμως δεν είχε θεωρηθεί τόσο σοβαρή<ref name="chalkia" />. Τελικά εξέπνευσε στις [[2 Οκτωβρίου]] του [[1991]]. Η νεκρώσιμη ακολουθία εψάλη στις 8 Οκτωβρίου 1991 στον [[Πατριαρχικός Ναός Αγίου Γεωργίου|ναό του Αγίου Γεωργίου]], προεξάρχοντος του Μητροπολίτου Χαλκηδόνος [[Βαρθολομαίος Αρχοντώνης|Βαρθολομαίου]]. Ενταφιάστηκε στην [[Ζωοδόχος Πηγή του Μπαλουκλή|Ιερά Μονή Ζωοδόχου Πηγής Βαλουκλή]].
