938年1月12日，周浑元突患脑溢血，18日逝世。周浑元死后，蒋介石撰送挽联：“风雨忆龙骧，楼船未下收吴地；壮怀空马革，金剑长沈惜楚材。”后又追认其为陆军上将。遗体运回金溪，葬于马尾泉下的翠云排侧山坡上。蒋介石亲题墓碑“陆军上将周公浑元之墓”。其墓于文化大革命期间被毁。