พระธรรมวงศาจารย์ (สุข สุขโณ) ละสังขารเมื่อวันที่ 3 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554 เวลา 19.14 น.ที่ห้องไอซียู โรงพยาบาลกาฬสินธุ์ สิริอายุรวม 96 ปี 77 พรรษา

โดยพระธรรมวงศาจารย์ ได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ให้ทรงรับไว้ในพระราชานุเคราะห์ โดยให้ได้รับการเอาใจใส่ดูแลด้านสุขภาพอนามัยจากคณะแพทย์ในพระองค์ ในปี 2539 จากนั้นคณะแพทย์พยาบาลโรงพยาบาลกาฬสินธุ์ ได้ถวายการรักษาอาการอาพาธที่ห้องไอซียูมาตั้งแต่ปี 2549 ด้วยโรคชรา และโรคภูมิแพ้จนกระทั่งมรณภาพอย่างสงบ ท่ามกลางความเสียใจบรรดาญาติ ลูกหลานและศิษยานุศิษย์จำนวนมาก รวมถึงคณะแพทย์พยาบาลที่ถวายการรักษาตลอดระยะเวลา 5 ปี

สมเด็จพระนางเจ้าฯพระบรมราชินีนาถโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้นายวิโรจน์ จิวะรังสรรค์ ผู้ว่าราชการจังหวัดกาฬสินธุ์เป็นผู้แทนพระองค์นำพวงมาลาพระราชทานวางหน้าหีบศพพระธรรมวงศาจารย์ [7]