孙洪伊逐渐脱离政治舞台。晚年，中国同日本的战争激化，孙洪伊力主抗日，担任南京国民政府国难会议委员。同时他笃信佛教，念佛度日。1936年（民国25年）3月26日，孙洪伊在上海病逝。享年65岁（满63歳）。其灵柩由朋友资助，葬于杭州九溪十八涧小山上，和秋瑾墓隔丘相望。