การปลงอายุสังขาร เมื่อปี พ.ศ. 2502 ในต้นเดือนกุมภาพันธ์ พระอาจารย์ดี ฉนฺโน ได้นัดญาติโยมบ้านกุดแห่ บ้านดอนสวรรค์ บ้านดอนป่าโมง บ้านดอนม่วง ให้มาประชุมกัน ณ วัดป่าสุนทราราม เมื่อถึงเวลาได้มีศรัทธาญาติโยมมากันเป็นจำนวนมาก ท่านได้กล่าวในที่ประชุมว่า "...ป่วยอยู่ที่วัดภูถ้ำพระหลายวันแล้ว ได้สกัดหินออกให้ถ้ำกว้างขึ้น ได้พระงามา 1 องค์ ในหลืบหิน ขณะนี้อาการป่วยมีปวดบั้นเอวมาก ได้นิมิตว่าเดินเข้าวัดได้เห็นคนปั้นขี้ผึ้ง แล้วได้ถามว่าปั้นอะไร เขาตอบว่าปั้นเอวพระอาจารย์ดี ถามอีกต่อว่าต่อได้ไหม เขาตอบว่าต่อไม่ได้เป็นขี้เถาไปแล้ว นิมิตนั้นอาตมาเห็นว่าการป่วยคราวนี้คงจะหายได้ยาก..." และท่านได้มอบหมายให้ พระอาจารย์สิงห์ทอง ปภากโร ลูกศิษย์องค์สำคัญ ซึ่งต่อมาก็คือ พระครูสุนทรศีลขันธ์ (สิงห์ทอง ปภากโร) เป็นเจ้าอาวาสวัดป่าสุนทรารามแทน และหลังจากนั้น 3 วันต่อมา พระอาจารย์ดี ฉนฺโน ได้เดินทางไปพำนัก ณ วัดป่าแสนสำราญ อำเภอวารินชำราบ จังหวัดอุบลราชธานี ซึ่งท่านได้ให้เหตุผลว่า "...เพราะที่นั้นเป็นศูนย์กลาง ศิษย์ทางใต้ ทางกรุงเทพฯ ก็จะมารวมกันที่นี่ ทางตะวันออก พิบูลมังสาหาร นาจะหลวย เดชอุดม ก็จะมารวมกันที่นั้น ทางเหนือ เขมราฐ อำนาจเจริญ ยโสธร กุดแห เลิงนกทา มุกดาหาร สกลนคร นครพนม ก็จะมารวมกันที่วัดป่าแสนสำราญได้ง่าย..."

ปัจฉิมวัย ในวาระสุดท้ายของชีวิต พระอาจารย์ดี ฉนฺโน มีอาการอาพาธบริเวณช่องท้องและเอว ได้เข้ารักษาอาการอาพาธที่โรงพยาบาลทหาร อำเภอวารินชำราบ และโรงพยาบาลสรรพสิทธิประสงค์ จังหวัดอุบลราชธานี แต่อาการอาพาธไม่ดีขึ้น ท่านเล่าว่า "นิมิตเห็นว่าชาติปางก่อน เป็นพ่อค้า ได้นำสินค้าขึ้นเกวียนบรรทุกไปขายที่เมืองต่างๆ โดยใช้วัวลากจูง แล้วได้ใช้เหล็กปฏักอันแหลมคมทิ่มแทงที่เอวของวัว เพื่อให้มันลางจูงเกวียนไป กรรมที่เคยทำไว้ในอดีตชาตินั้นส่งผลให้เจ็บป่วยบ่อย รักษาอย่างไรก็ไม่หาย"

ปัจฉิมพจน์ วันที่ 5 เมษายน พ.ศ. 2502 เมื่อเวลาประมาณตี 4 เกือบตี 5 พระเณรลูกศิษย์ในวัดป่าแสนสำราญ นั่งล้อมเป็นหัตถบาตร พระอาจารย์ดี ฉนฺโน ท่านได้ให้ พระอาจารย์พุธ ฐานิโย พยุงอยู่ในอิริยาบทนั่งพิงหมอนสามเหลี่ยม แล้วท่านก็ได้พิจารณามองไปรอบๆ อีกทั้งกาลเวลาใกล้รุ่งเป็นเวลาอันเงียบสงบ และแล้วท่านก็แสดงธรรมเป็นวาระสุดท้าย โดยมีปัจฉิมพจน์ว่า "ผู้ที่อยู่ที่นี้จงฟัง...เบญจขันธ์นั้นเป็นของโลก ศิษย์แห่งพระพุทธองค์ที่ต่อสู้ปฎิบัติมาตลอดก็เพื่อเวลานี้ ถึงเวลาที่จะต้องปล่อยวางเบญจขันธ์สังขารเสีย ต่อนี้ไป ให้ผู้ที่อยู่หมั่นบำเพ็ญเพียรภาวนาตามแนวทางครูอาจารย์ที่สืบปฎิบัติมา กำหนดจิตรู้ที่ตนเท่านั้น..." หลังจากท่านพูดจบก็นิ่งเงียบไปประมาณ 5 นาที ท่านก็ได้ละสังขารไป มรณภาพลงด้วยอาการอันสงบ ณ ที่นั้น

พระอาจารย์ดี ฉนฺโน ได้มรณภาพในอิริยาบทท่านั่งสมาธิ พิงหมอนอิงใบใหญ่ เมื่อวันที่ 5 เมษายน พ.ศ. 2502 เวลา 05.30 น. ณ วัดป่าแสนสำราญ อำเภอวารินชำราบ จังหวัดอุบลราชธานี สิริอายุ 66 ปี พรรษา 45 ซึ่งทางราชการ คณะสงฆ์จังหวัดอุบลราชธานี และคณะศิษยานุศิษย์ ได้ลงมติให้จัดพิธีฌาปนกิจ ในวันที่ 10 - 14 มีนาคม พ.ศ. 2503 เป็นเวลา 5 วัน 5 คืน