ตั้งแต่เดือนกันยายน พ.ศ. 2550 และรับการรักษาด้วยยาเคมีบำบัดอย่างต่อเนื่องที่โรงพยาบาลศิริราช ก่อนจะมาพักรักษาต่อที่โรงพยาบาลยโสธร เมื่อเวลา 10.54 น. ของวันที่ 2 เมษายน พ.ส. 2552 พระเทพสังวรญาณ (พวง สุขินทริโย) ได้ละสังขารเข้าสุ่แดนอนุปาทิเสสนิพพาน สิริรวมอายุ 82 ปี พรรษา 57 พรรษา ที่โรงพยาบาลยโสธร ตำบลตาดทอง อำเภอเมือง จังหวัดยโสธร หลังจากอาพาธด้วยโรคมะเร็งท่อน้ำดีระยะสุดท้าย