之後徐悲鴻輾轉遊歷了許多國家，也結識許多大師從而學習其奧，對他的畫作產生相當的啟發效用。而其一生可謂精彩更多舛，1944年，徐悲鴻由於艱苦的物質生活和過度的勞累，不幸患上了嚴重的高血壓和慢性腎炎，在中央醫院治療7個月。1951年，徐悲鴻抱病到山東導沭整沂水利工程工地體驗生活，為勞模、民工畫像，搜集反映新中國建設的素材。

1952年病中，曾将自己一生创作和全部珍藏，捐献国家。平生积极从事美术教育事业，为中国美术事业发展，鞠躬尽粹，培育不了少优秀人才。1953年漸能起床活動，便到美院為畢業學生講課和指導教師油畫和素描進修班。 作《首之瞻處即光明》和《剷盡崎嶇大道平》奔馬圖。九月二十三日，擔任全國文藝工作者代表大會執行主席，腦溢血症復發，於九月二十六日二時五十二分逝世，享年五十八歲。當時中國總理周恩來親赴醫院向他的遺體告別。而應美院師生的要求，徐悲鴻的遺體在中央美術學院大禮堂停放，讓來自全國各地的文藝界代表和各界人士一千人進行悼念，一代巨擘戞然殞落，安葬在八寶山革命公墓<ref> {{cite web | url =https://www.ebaomonthly.com/window/arts_literature/arts/painting/XuBeihong/bhon_intro.htm | title =徐悲鴻簡介 | publisher =翼報 | accessdate =2019-05-28}}</ref>。