ศาสตราจารย์ ท่านผู้หญิงพูนทรัพย์ นพวงศ์ ณ อยุธยา ได้ถึงแก่อนิจกรรมด้วยโรคมะเร็งในเม็ดเลือดขาว เมื่อวันที่ 23 ตุลาคม พ.ศ. 2558 สิริอายุได้ 105 ปี ในการนี้พระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศร มหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานโกศแปดเหลี่ยม พร้อมฉัตรเบญจาตั้งเป็นเกียรติยศประกอบศพ พระราชทานพระพิธีธรรมสวดพระอภิธรรมศพ และทรงรับศพไว้ในพระบรมราชานุเคราะห์ และสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินไปในการพระราชทานน้ำหลวงอาบศพเมื่อวันที่ 24 ตุลาคม พ.ศ. 2558 เวลา 17.00 น. ณ ศาลาบัณณรศภาค วัดเบญจมบพิตรดุสิตวนาราม เขตดุสิต กรุงเทพมหานคร