ในระหว่างที่เป็นประธานคณะผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ กรมหมื่นอนุวัตน์จาตุรนต์ทรงเผชิญปัญหาหลายด้าน โดยเฉพาะการปรับลดเงินปีพระบรมวงศานุวงศ์จนทำให้เจ้านายบางพระองค์ไม่พอพระทัย พระองค์จึงมักไม่ได้รับความเคารพจากเจ้านายบางพระองค์ในระหว่างเสด็จในพระราชพิธีต่าง ๆ[10] ส่วนหม่อมเจ้าพูนพิศมัย ดิศกุล ทรงบันทึกว่ากรมหมื่นอนุวัตน์จาตุรนต์ทรงถูกกดดันจากการที่รัฐบาลฟ้องศาลเพื่อริบพระราชทรัพย์พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ต่อมายังมีปัญหาอื่น ๆ ทั้งเรื่องราชการและส่วนพระองค์รุมเร้ามากขึ้นเรื่อย ๆ ประกอบทรงพระประชวรเรื้อรัง มีพระกายซูบผอมดำลงเรื่อย ๆ ในที่สุดจึงปลงพระชนม์พระองค์เองด้วยการยิงพระแสงปืนเข้าในพระโอษฐ์ สิ้นพระชนม์บนที่บรรทมเมื่อวันที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2478[11] โดยกรมตำรวจบันทึกรายงานการไต่สวนว่าสาเหตุมาจากทรง ประสบกับเหตุลำบากพระทัยในการปฏิบัติงานในฐานที่ทรงเป็นผู้จัดการพระราชทรัพย์ส่วนพระองค์ของพระปกเกล้าฯ[10]มีพระราชพิธีพระราชทานเพลิงพระศพเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน พ.ศ. 2478 ณ พระเมรุ วัดเทพศิรินทราวาส[12]