พระพุทธวรญาณ (ทอง สุวณฺณสาโร) เข้ารับการักษาอาการอาพาธที่โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ ตั้งแต่วันที่ 27 ตุลาคม พ.ศ. 2556 และถึงแก่มรณภาพอย่างสงบด้วยอาการปอดติดเชื้อ ณ โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ เมื่อวันที่ 29 มกราคม พ.ศ. 2557 เวลา 20.57 น. สิริรวมอายุ 95 ปี 73 พรรษา[7][8][9]

วันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2557 เวลา 17.00 น. พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้พลเอก สุรยุทธ์ จุลานนท์ เป็นผู้แทนพระองค์ไปในการพระราชทานน้ำหลวงสรงศพ พระพุทธวรญาณ (ทอง สุวณฺณสาโร) ณ ศาลาร้อยปีปิยมหาราชอนุสรณ์ วัดเบญจมพิตรดุสิตวนาราม ในการนี้โปรดพระราชทานโกศแปดเหลี่ยม และฉัตรเบญจาตั้งประกอบศพ และทรงพระกรุณาโปรดรับศพไว้ในพระบรมราชานุเคราะห์ และโปรดพระราชทานพระพิธีธรรมสวดพระอภิธรรมศพ มีกำหนด 7 วัน ตั้งแต่วันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2557 ถึงวันที่ 6 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2557 พร้อมนี้โปรดพระราชทานพวงมาลาของพระบรมวงศานุวงศ์วางหน้าโกศศพด้วย[10]

วันที่ 3 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2557 สมเด็จพระมหารัชมังคลาจารย์ (ช่วง วรปุญฺโญ) เจ้าอาวาสวัดปากน้ำ ภาษีเจริญ ผู้ปฏิบัติหน้าที่สมเด็จพระสังฆราช ได้มอบคำสั่งเจ้าคณะกรุงเทพมหานคร ให้แต่งตั้งรักษาการเจ้าอาวาสวัดเบญจมบพิตรดุสิตวนาราม ให้แก่พระเทพกิตติเวที (ฉ่ำ ปุญฺญชโย) รองเจ้าอาวาสวัดเบญจมบพิตรดุสิตวนาราม ให้เป็นรักษาการเจ้าอาวาสวัดเบญจมบพิตรดุสิตวนาราม[11]

วันที่ 6 กรกฎาคม พ.ศ. 2557 เวลา 17.00 น. สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินไปในการพระราชทานเพลิงศพ พระพุทธวรญาณ (ทอง สุวณฺณสาโร) ณ เมรุหน้าพลับพลาพิเศษ วัดมกุฏกษัตริยารามราชวรวิหาร แขวงบางขุนพรหม เขตพระนคร กรุงเทพมหานคร[12]