ในปัจฉิมวัยท่านไปพำนักที่วัดถ้ำขาม และละสังขารด้วยอาการสงบ เมื่อวันที่ 17 ธันวาคม พ.ศ. 2537 เวลาประมาณ 21.45 น สิริรวมอายุได้ 93 ปี 71 พรรษา พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ ได้พระราชทานน้ำหลวงสรงศพและทรงพระกรุณาโปรดเกล้าพระราชทานหีบทองทึบ และทรงรับงานบำเพ็ญกุศลอยู่ในพระบรมราชานุเคราะห์ พิธีพระราชทานเพลิงศพ หลวงปู่เทสก์ เทสรังสี จัดขึ้นที่วัดหินหมากเป้ง นับเป็นงานพระราชทานเพลิงศพพระเถราจารย์ครั้งประวัติศาสตร์ และในปัจจุบันวันที่ 17 ธันวาคม สมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ จะให้ผู้แทนพระองค์นำแจกันดอกไม้วางหน้าพระอัฐิหลวงปู่เทสก์ เทสรังสี ณ วัดหินหมากเป้ง เป็นประจำทุกปี