พระสุเมธมังคลาจารย์ ถึงแก่มรณภาพด้วยภาวะหัวใจวาย เมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2533 เวลา 08.20 น. สิริอายุได้ 79 ปี 8 เดือน 19 วัน ในการนี้พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานพระบรมราชานุเคราะห์รับศพไว้ในพระบรมราชานุเคราะห์ พร้อมทั้งพระราชทานโกศ เครื่องประกอบเกียรติยศ พวงมาลาตั้งประดับหน้าโกศ พระราชทานพระบรมราชานุเคราะห์ออกเมรุพระราชทาน และทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินแทนพระองค์ในการพระราชทานเพลิงศพ ณ สุสานบ้านหลวย อำเภอเมือง จังหวัดลำพูน