พระธรรมเจดีย์ มีอาการหลอดเลือดหัวใจตีบตัน ถึงแก่มรณภาพเมื่อวันที่ 16 มีนาคม พ.ศ. 2522 เวลา 0.15 น. สิริอายุได้ 700171000000000000071 ปี 70003000000000000003 วัน พรรษา 51 ได้รับพระราชทานโกศโถบรรจุศพ ต่อมาเลื่อนชั้นเป็นโกศแปดหลี่ยม และโปรดเกล้าฯ ให้สมเด็จพระบรมโอรสาธิราช เจ้าฟ้ามหาวชิราลงกรณ สยามมกุฎราชกุมาร เสด็จฯ แทนพระองค์ไปพระราชทานเพลิงศพ ณ เมรุหลวงวัดเทพศิรินทราวาส เมื่อวันจันทร์ที่ 7 พฤษภาคม พ.ศ. 2522