1916年8月，护国运动刚刚结束没有多久，蔡锷因积劳成疾不得不放下手中的军务，赴日本进行治疗。11月8日，不幸逝世于日本福冈医院，享年只有34岁。
关于蔡锷的死因，众说纷纭，说他死于劳累和肺病的还算正常。其中一个最风流的说法是，因为蔡锷经常出没于风月场所，结识了妓女小凤仙，不小心染上了梅毒死去。
其实蔡锷一直患有肺结核，身体虚弱，为了反对袁世凯称帝，蔡锷不得不从北京逃出奔向云南，一路舟车劳顿，令蔡锷不堪其苦，病情加重。后来又忙于护国战争，不得调养，导致咽喉肿痛，甚至不能发出声音。待到进入日本福冈医院，细菌已经感染了他的咽喉。蔡锷的身体，此时难以接受很大的手术，医生们已经无力回天，只好依赖药物进行控制和调养。
作为一个军人，只活了34年，这可以算作蔡锷辉煌人生的一大遗憾，他在遗嘱中写道:
“我统率滇之护国军第一军在川战阵亡及出力人员，恳饬罗佩金等核实呈请恤奖，以昭公允;锷以短命，未能尽力为民国，应为薄葬。”