หลวงพ่อทองอยู่ มรณภาพด้วยโรคชรา เมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2516 เวลา 15.20 น. วันศุกร์ แรม 6 ค่ำ เดือน 3 ปีชวด ที่โรงพยาบาลอาภากรเกียรติวงศ์ ฐานทัพเรือสัตหีบ อำเภอสัตหีบ จังหวัดชลบุรี รวมอายุของหลวงพ่อทองอยู่ได้ 86 ปี พรรษาที่ 53 โดยศพของหลวงพ่อทองอยู่ปัจจุบันได้ตั้งศพของท่านเพื่อไว้ให้ประชาชน และศิษยานุศิษย์ของท่าน ซึ่งมีอยู่ทั่วทุกภาคของประเทศได้เข้ามาเคารพบูชาอยู่บนวิหารจนถึงปัจจุบันนี้[4]