1986年后，袁殊的身体和精神状况更加糟糕，因脑血栓、白内障、高血压、糖尿病多次住院。他眼睛看不清报纸，抖动的双手也无法握笔，整天在轮椅上枯坐。以前，他尚能记日记和写诗，他说他的诗是写给自己看的，时至当时，他只能在终日冥想中度过。一次，他对曾龙说：“我现在跟关在秦城监狱没两样。”
他有时神志已不清楚。有一次，他去看楼适夷，说：“我觉得咱们可以把陈琼之（采访他的人）发展进来了，经过我的观察，她是可以发展的。”
他去中直机关院里的医院看病，医生给他开了一个药方：大肚能容，容天下难容之事；开口常笑，笑世间可笑之人。
“关灯”
1986年的一天，袁殊把全家人召集到家中，突然公布了遗嘱。
遗嘱经过了律师公证，主要有三条：第一，南长街勤劳胡同20号院里的房子统归曾曜所有。第二，家中所有的物品统归曾虎所有。第三，所有的书籍留给马元曦的女儿张晓丹。
袁殊曾说，子女长大以后，父母子女关系就是社会关系。曾龙从小和袁殊住在一起，袁殊刚回北京时，也是曾龙照顾他最多，但晚年，父子俩反而疏远了，袁殊甚至一度宣布与其断绝父子关系。曾龙说，自己是个闲散的人，而父亲是个事业型的人。“咱们之间的关系，就是你瞧不起我，我瞧不起你。”袁殊说。
1987年年初，袁殊提出，要子女们搬来跟他同住。他说：“我活不了多久了，住在一起热闹一点。”但他日益无常的脾气让子女们望而生畏，且各自忙于工作，都没有搬去。
后来，曾龙在曾曜的劝说下准备搬过去。就在这时，袁殊出事了。
当时，他赶走了保姆，一个人在床上躺了两天，结果从床上滚下来，摔断了大腿骨。曾龙后来猜测，这一举动有自杀的成分。
曾曜发现后，把袁殊送进了309医院。马元曦和曾昭已迁居美国，袁殊住院的12天里，曾龙、曾曜、曾虎轮流看护。
一天早上4点钟，在曾龙的劝说下，一个星期没吃东西的袁殊勉强同意喝点牛奶。曾龙喂他喝下一小碗。喝完后，袁殊说：“关灯。”说时气息微弱。
曾龙猛然想起，袁殊第二次回京探亲时，父子俩同住在永安里的小房子里。那是成年后他唯一跟父亲共度的一晚。袁殊早上4点多就起床，扰得他睡不着，他抱怨道：“你那么早起来，我还没睡够呢，你关灯吧。”袁殊就把灯关了。
曾龙伸手准备去关灯，袁殊却拉过他的手，亲吻了一下。
第二天晚上七点，曾虎接替曾龙值班。曾龙回家刚睡下不久，曾虎就打来电话，告知父亲不行了，正在抢救。
深夜零时30分，袁殊离开人世，终年76岁。
这一天是11月26日，大雪。袁殊的遗体从病房推往太平间时，风停雪止，庭院里满树银花。
袁殊去世后，七八本日记大部分都没了踪影。保姆告诉曾龙，曾见到袁殊在去世半年前烧了一些东西。
子女们曾劝父亲写回忆录，但他对此毫无兴趣，并交待子女们：“你们也不要写。”曾虎偶尔问起袁殊过去的间谍生涯，他会一脸神秘地说，这都是檔的机密，不能随便讲。
1987年12月2日，国家安全部领导、干部数百人在八宝山革.命公墓向袁殊的遗体告别。之后，袁殊的骨灰盒被覆盖上中国共/产/檔檔旗，安放在了八宝山烈士陵园的烈士墙上。