Страшное известие о смерти сына царственная мать узнала во время молебна в Казанском соборе за здравие государя. Внезапно в церковь вошёл Николай, по его лицу было видно, что случилось что-то ужасное. Он быстрыми шагами подошёл к алтарю. Возникла мгновенная пауза. Митрополит подошёл к императрице, неся в дрожащих руках распятие, покрытое чёрным флёром. По его замедленной поступи, по вечному знамению страдания, которое было в его руках, несчастная мать догадалась, что произошло, и бессильно упала перед распятием. Весть о кончине своего любимца словно удар молнии пригвоздил радующуюся жизни женщину к земле. Ей трудно было поверить, что любимец Александр ушёл из жизни. Она так была к нему привязана, наслаждалась его славой, любила его доброту, старалась всячески способствовать исполнению его благих намерений. И вот его не стало...
Мария Фёдоровна вновь обрела свой прежний образ степенной и великодушной женщины, готовой делить со своими друзьями и радость, и печаль. Она окунулась с головой в благотворительные дела, возобновила общение со своими старыми друзьями, прониклась сочувствием к невестке, ставшей, как и она сама когда-то, вдовствующей императрицей, начала с ней активную переписку. Свидеться им после смерти Александра так и не удалось. Елизавета весной 1826 года выехала из Таганрога в Петербург, но по дороге почувствовала себя плохо. Об этом немедленно известили её свекровь, ехавшую к ней навстречу. Мария Фёдоровна успела лишь на панихиду об усопшей, состоявшуюся в маленьком городке южнее Москвы, где перестало биться сердце баденской принцессы. Ещё одна утрата в царской семье...
Через два года ушла из жизни княгиня Дивен, старый и верный друг Марии Фёдоровны, воспитательница её дочери. У изголовья этой замечательной женщины вдовствующая императрица провела несколько дней и ночей, держа её хладеющие руки в своих. Она первая почувствовала остановку пульса и сообщила о её смерти. В связи с кончиной княгини при дворе был объявлен трёхдневный траур.
А осенью того же года вюртембергская принцесса последовала за своей подругой. 12 октября 1828 года рано утром Мария Фёдоровна почувствовала тошноту и головную боль, у неё поднялась температура. Целую неделю она пролежала в постели, пока благодаря лекарствам состояние её не улучшилось. Казалось, она была близка к выздоровлению, но через несколько дней доктор заметил некоторое затруднение в её речи, притупление памяти и слуха, онемение конечностей. Для консультации были немедленно приглашены лейб-медик Крейтон и доктор Блюм, которые пришли к заключению, что у императрицы явные признаки начинающегося инсульта. К вечеру ей стало хуже, врачи уже всерьёз опасались за её жизнь. Почувствовав приближение смерти, Мария Фёдоровна велела позвать духовника и сама изъявила желание приобщиться Святых Тайн. Николай I и его супруга не отходили от её постели. Вдовствующая императрица слабела с каждым днём. Трепещущей рукой она благословила детей, не забыв и об отсутствующих, велела позвать наследника престола и его сестёр и, опираясь на руки августейшего сына, возложила ослабевшую руку на головы своих внуков. Затем умирающая закрыла глаза и погрузилась в дремоту. Больше Мария Фёдоровна не произнесла ни слова. Только за час до кончины она открыла глаза; последним её движением был взгляд, обращённый на императора. Около двух часов ночи 24 октября дыхание её прекратилось. Она ушла из жизни без мук и страданий, окружённая своими родными и близкими.
Весть о смерти любимой императрицы как громом поразила всех. Уныние и страх овладели питомцами опекаемых ею заведений; тысячи детей, согретых её заботой и вниманием, молились за упокой своего ангела-хранителя.
«У гроба её теснится и вдова, которая лишилась в ней опоры, и сирота, которая нашла в ней мать, во всех устах хвала ей, во всех сердцах о ней печаль» — так писали газеты, сообщающие о кончине Марии Фёдоровны.
13 ноября тело усопшей из Зимнего дворца было перенесено в Петропавловский собор. От ворот дворца до собора по обеим сторонам улицы, по которой проходило траурное шествие, стояли войска, во всех церквях звенели колокола, с крепости стреляли пушки. Вдовствующая императрица Мария Фёдоровна была похоронена справа от алтаря между могилами супруга, императора Павла I, и сына, императора Александра I.